Вибратор Герца

[Cruz]

Помогите разобраться в теме излучения ЭМ волн. Хотелось бы разобраться с распростроннением, отражением и поляризацией волн, и численно все это подтвердить.

Сначало немножко теории.
Уравнения на которые я опираюсь:
$\varepsilon E E = \frac{B B}{\mu} $
$\operatorname{rot} B = \frac{1}{c c} \frac{dE}{dt} $
$\operatorname{rot} E = - \frac{dB}{dt} $

В качестве излучателя решил использовать электрический диполь ( задача создать волну с максимальной энергией). Если подскажите способ стабитльной генерации более мощных волн буду благодарен.
Энергия волны будет опеределяться: длиной, чем короче тем лучше ($dt$), и собственно самой напряженностью $E$.
Самый короткий диполь это просто два шарика, т.е. конструкция будет выглядить как рагатка Y). Напряженность не превышает напряженность пробоя среды. Где то читал что кто-то из ученных намазывал шарики вазелином. У меня в голову приходит идея использовать вакуумный разярдник.
Для измерений сделал контур с диодом и конденсатором - магнитная состовляющая.
И два короткий отрезка провода между которыми параллельно включины диоды (встречно) последовательно с которыми конденсаторы - электрическая состовляющая.
Вибратор:
Взял повышающий трансформатор - на выходе перменное напряжение не ниже 20кв.
Добился густого пучка синих искр, т.е. не постоянного канала, а именно разрядов. В плоскости перпендикулярной диполю поставил контур c диодом , растояние окола метра, измеряю в нем ЭДС индукции - единицы вольт.
Хотелось бы повторить наблюдение искры в резонаторе, как в оригинальных опытах, но ничего близко похожего не наблюдаю. Так же смущает, что электрическая состовляющая вообще практически отсутствует.

Ну и самое главное. Сейчас мудрю с ЭМ защитой. Что посоветуете? Надеюсь уйти в сантиметровую область и обойтись локальным эранированием фольгой.

[Pphantom]

Не забывайте, пожалуйста, отдельные термы также оформлять с использованием $\TeX$. В сообщении выше это уже поправлено.

[rustot]

колебания в диполе должны быть свободными, на собственной частоте, а не вынужденными, задаваемыми трансформатором.

разряд в зазоре не самоцель а доступное средство коммутации. однократный импульс с катушки заряжает половинки диполя, а возникающая дуга, имея сопротивление единицы ом, шунтирует катушку, фактически исключая ее из конструкции до момента погасания дуги. однако провода от катушки к половинкам диполя представляют собой существенную дополнительную емкостную нагрузку и поэтому резонансные частоты идеально геометрически совпадающих передатчика и приемника окажутся разными, придется подстраивать

[Munin]

Cruz в сообщении #994885 писал(а):

Уравнения на которые я опираюсь:
$\varepsilon E E = \frac{B B}{\mu} $
$\operatorname{rot} B = \frac{1}{c c} \frac{dE}{dt} $
$\operatorname{rot} E = - \frac{dB}{dt} $

Кое-что вы в наборе формул освоили, но кое-что не знаете.
1) Квадрат пишется так: E^2 $E^2.$
2) Векторы пишутся в физике двумя способами: либо стрелочкой над буквой (так принято в школьных учебниках), либо полужирной буквой (так принято в большинстве серьёзной литературы). Это важный смысловой нюанс: если нет обозначения вектора, то подразумевается скаляр, а это совсем другая формула (чаще всего некорректная). Это пишется так: \vec{E},\mathbf{E} $\vec{E},\mathbf{E}.$
3) В уравнениях теории поля, следует писать не значок полной производной $\dfrac{d}{dt},$ а значок частной производной $\dfrac{\partial }{\partial t}.$ Это важный смысловой нюанс, иначе будет совсем другая формула (чаще всего некорректная). Этот значок пишется так: \partial $\partial.$
4) Можно писать дроби \frac{}{}, но если их написать \dfrac{}{}, то числитель и знаменатель будут написаны покрупнее. (Точно так же покрупнее они будут написаны в "выключной" формуле в двойных знаках доллара.)

[Cruz]

Munin Спасибо, впредь учту)

Вообще я задумался над реализацией посмотрев такую демонстрацию , смотреть можно с середины.
http://www.youtube.com/watch?v=9gDFll6Ge7g
Если вкратце там на диполь герца разряжают пьезоэлемент, а затем подключают к повышающему трансформатору (собственно как сделал и я). Фиксируют электрическую составляющую.

Первым делом я заинтересовался - какую энергию можно предать таким образом, укорачивать ли длину волны (а значит плечо диполя)? Использовать ли вакуум, или может жидкий диэлектрик в зазоре ( такие примеры я нашел в статьях)? А может вообще использовать иной механизм излучения? Вообще я сначала думал брать УКВ передатчик. Но посчитал что через разрядник энергии больше влезет).

Далее как раз вопрос который отметил rustot, когда искра пробивает воздух возникает перекачка заряда, электроны получают ускорение. В литературе указываются частоты около 1ГГц. Причем логично, что даже если я подключу метровый сферы, это изменит емкость,изменит частоту свободных колебаний. Но ускорения электронов будет характеризоваться средой, а точнее напряженностью пробоя. Получается те свободные колебания что-то вроде модуляции по верх высокочастотной канвы? Вот здесь я не совсем разобрался. Стоит ли увеличивать емкость плеча, например повесив на него лепестки фольги. Электрическая составляющая (вблизи) стала видна, ну это логично, что с магнитной пока непонятно.

Т.е. меня в первую очередь интересуют практические вопросы реализации мощного коротковолнового диполя, сейчас осуществляю различные замеры , измеряя напряжения на конденсаторах, конструкции я описал выше. Надеюсь, что значения будут соответствовать формулам.

Спасибо.

[rustot]

а, я думал вы правда хотите попытаться исторический опыт воспроизвести. а у вас какая то передача энергии с гигагерцами

видео к опытам герца отношения не имеет, на таких расстояниях обычная индукция. смысл в том чтобы получить прием на расстояниях, где индукция уже заведомо ничего различимого не дает. поле излучения много слабее "прямых" полей около излучателя, но зато в отличие от них убывает с расстоянием как $1/r$ а не $1/r^2$ и начиная с каких то расстояний можно считать что только оно и остается. вот на таких расстояниях и нужно проверять смогли ли вы принять излучение или нет

[Евгений Машеров]

Ну, в общем, это вполне разработанная ветвь радиотехники - искровые передатчики. Отличались наличием колебательного контура, позволявшего не шуметь по всему диапазону, а передавать на "одной волне", и более рациональным питанием искровой цепи.

Радиопередатчик крейсера "Аврора", 1917. F обозначен разрядник Вина, 11 медных дисков со слюдяными прокладками.

Вытеснены сперва дуговыми и электромашинными, как более мощными, а с появлением мощных генераторных ламп - ламповыми передатчиками, обеспечивавшими и мощность, и достаточно узкую полосу передачи.

[Munin]

Евгений Машеров
Я так понял, здесь схема, в которой разрядник совмещён с антенной.

[Евгений Машеров]

Видимо, нужны дополнительные пояснения, поскольку обозначения тогдашние отличны от нынешних. Передатчик запитывается от генератора переменного тока 1000Гц 200В, приводимого в действие мотором постоянного тока от корабельной сети (на схеме не показаны, есть только клеммы подключения). Генератор подаёт ток на первичную обмотку $L_1$. цепь размыкается телеграфным ключом К и в неё включён дроссель $L_d$ для гашения помех. Вторичная обмотка $L_2$ даёт напряжение несколько тысяч вольт на разрядник F, включённый в контур из конденсатора С и переменной индуктивности $L_k$. При пробое возникает отрицательное дифференциальное сопротивление, порождающее колебания радиочастоты, на которую настроен контур. Поскольку ток переменный, 2000 раз в секунду напряжение проходит через ноль, и пробой прекращается, так что радиочастота получается сериями посылок с частотой 2000Гц, и при приёме слышен не треск, а звук (примерно как Си третьей октавы - 1975.5Гц или До четвёртой - 2093Гц)
Колебательный контур в одной точке заземлён через амперметр, служащий для подстройки антенны, в другой подключён к антенне, через переменную индуктивность $L_a$ для подстройки антенны в резонанс с частотой сигнала и реостатом (видимо, для ограничения сигнала, чтобы не сжечь передатчик).

[Amw]

rustot в сообщении #994922 писал(а):

колебания в диполе должны быть свободными, на собственной частоте, а не вынужденными, задаваемыми трансформатором.

Это откуда такое "правило буравчика" появилось, если не секрет?

[Munin]

Иначе он называется не "вибратором Герца", а дипольной антенной :-)

[rustot]

Amw в сообщении #996110 писал(а):

Это откуда такое "правило буравчика" появилось, если не секрет?

замкните половинки диполя низкоомным сопротивлением и подайте на него низкочастотное напряжение. большое излучение получите? будет вообще разница есть у вас диполь или только искровой промежуток?

[Amw]

rustot в сообщении #996207 писал(а):

замкните половинки диполя низкоомным сопротивлением и подайте на него низкочастотное напряжение. большое излучение получите?

Зачем же обязательно чем-то замыкать? Какую мощность подведу - такое "большое" излучение и получу. За вычетом той мощности, которая на Вашем вредительском сопротивлении выделится...

[rustot]

Amw в сообщении #996218 писал(а):

Зачем же обязательно чем-то замыкать?

так дуга замкнет, она зашунтирует все что вы подводите. у вибратора несколько другой принцип действия чем у антенны с внешним питанием. нужно его половинки зарядить, потом между собой коротнуть и ждать пока колебания рассосутся, потом заново