Энергии, переносимые электрическими и магнитными полями в плоских волнах

Это вопрос новичка. Я пытаюсь понять то, что, по моему мнению, должно быть очень простой концепцией с очевидным ответом, но я хочу быть уверенным.

Переносят ли электрические и магнитные поля плоской волны одинаковой силы на одной частоте и одинаковой форме волны одинаковое количество энергии?

Другими словами, если диполь и рамочная антенна одинаковой длины встречают плоские волны в свободном пространстве с одинаковой частотой и формой волны, а уровни мощности источника сигнала отрегулированы так, чтобы электрическое поле, воздействующее на диполь, было равно по силе к магнитному полю, которому подвергается петля, и все другие переменные равны, равен ли ток, индуцируемый в каждой антенне? Предположим, что идеальные антенны преобразуют всю получаемую энергию в ток и не имеют других свойств, влияющих на результаты.

Спасибо, Тони. Название моего вопроса может ввести в заблуждение. Я обновлю свой вопрос, чтобы отразить то, что мне нужно.
Электромагнитная волна, распространяющаяся в воздухе или в свободном пространстве, имеет как электрическое, так и магнитное поле. Вы не можете создать бегущую волну без обоих полей. В определенном смысле можно считать, что оба поля имеют одинаковую энергию. Непонятно, что вы имеете в виду под длиной антенны. Я думаю, что вы действительно хотите спросить, какой размер рамочной антенны будет обеспечивать такую ​​же мощность сигнала для нагрузки, как и дипольная антенна.
Спасибо, мкейт. Опять же, мой выбор названия был плохим. Я только что обновил заголовок и основную часть вопроса, чтобы сместить акцент с природы антенн на природу электрических и магнитных полей в плоских волнах. В плоской волне в свободном пространстве электрическая составляющая в 377 раз сильнее магнитного поля (Z = E/H). Мое предположение, которое я пытаюсь проверить, состоит в том, что «напряженность поля» аналогична количеству энергии.
Или, может быть, вопрос в том, что дает большую мощность на приемник, круглая рамочная антенна на 1 длину волны или диполь на 1/2 длины волны?
Ну, не при сравнении электрических полей с магнитными полями, нет. По сути, бегущая электромагнитная волна похожа на LC-резонансный контур. Энергия движется вперед и назад между катушкой индуктивности (поле H) и конденсатором (поле E). Когда один на максимуме, другой на минимуме. Таким образом, энергия одинакова в обоих полях.
Время редактирования моего комментария истекло. Мой выбор названия был неудачным. Я обновил и заголовок, и тело, чтобы сместить акцент с антенн на поля, что я и намеревался сделать. В плоской волне в свободном пространстве электрическое поле в 377 раз сильнее магнитного поля (Z = E/H). Я пытаюсь узнать, как связаны сила поля и энергия. Под длиной антенны я подразумеваю электрическую длину; Я пытаюсь указать, что петля и диполь одинаково чувствительны на одной и той же частоте. Напряженность поля в двух отдельных прогонах регулируется путем регулировки выходной мощности источника сигнала.
Единицы ничего не значат. Сравнение числового значения электрического поля с числовым значением магнитного поля совершенно произвольно. Для одной и той же волны энергия электрического поля в определенной точке равна энергии магнитного поля в той же точке. Энергия. Джоули. Все остальное - глупость.

Ответы (2)

Переносят ли электрические и магнитные поля плоской волны одинаковой силы на одной частоте и одинаковой форме волны одинаковое количество энергии?

Аналогия: -

Если я поставлю 377 В RMS на резистор 377 Ом, мощность будет В 2 / р = 377 Вт, а ток будет 1 ампер. Если бы я рассчитал мощность, используя ток, это было бы я 2 р = 377 Вт.

уровни мощности источника сигнала регулируются таким образом, чтобы электрическое поле, воздействующее на диполь, было равно по силе магнитному полю, воздействующему на петлю

Если обе антенны имеют одинаковый размер апертуры (то есть область захвата) и рассчитаны на резонанс на входящей частоте, то регулировка не требуется. Один будет преобразовывать вольт/м (поле E), а другой будет преобразовывать ампер/м (поле H), и оба будут производить одинаковую мощность/выходной сигнал.

Спасибо. Это именно то, что я хотел знать, но это не тот ответ, на который я надеялся. Я пытался понять, что имел в виду инженер, когда сказал мне, что поле E в 377 раз сильнее, чем поле H. Учитывая ваш ответ, я до сих пор не уверен, что он имел в виду. Возможно, это поможет прояснить: предположим, мы установили очень тонкий проводящий барьер между источником и приемной антенной, который ослабляет поле E на 50 дБ, но не ослабляет поле H. Как это повлияет на мощность / выходной сигнал двух приемных антенн в вашем ответе выше?
Похоже, так называемый инженер ошибается. Вы задали аналогичный вопрос вчера, поэтому я предлагаю вам задать новый, основанный на этом вопросе. Правильные схемы не помешали бы.
Хорошо спасибо. Вот цитата из письма, которое отправило меня сюда в поисках ответов: «в условиях дальнего поля [...] магнитная составляющая в 377 раз меньше, чем составляющая электрического поля. Но [при высокомощном сигнале] даже магнитная компонент может быть значительным». Может быть, я неправильно его понял.
@dcorsello Я не думаю, что человек, отправляющий вам электронное письмо, много знает или у него плохой день. Оба столь же важны, как друг друга!
@dcorsello: надеюсь, инженер пытался сказать, что |E|/|H| = 377 Ом на свободное место. В любом случае обратите внимание на то, что в бегущей волне два поля пропорциональны. Таким образом, вы не можете ослабить одно без другого. В приведенном вами примере ослабление поля H будет связано с индуцированными токами в тонком проводнике, создающими противоположное H.
@GavinR.Putland, да, он имел в виду закон Ома для плоских волн в свободном пространстве. Проблема с тем, как он это сформулировал, заключалась в том, что это привело меня к мысли, что поля E и H действуют независимо, так что, если вы ослабите поле E, поле H продолжит распространяться без изменений. В конце концов я пришел к выводу, что поля E и H в плоской волне взаимозависимы — они фактически создают друг друга. Таким образом, материал, который имеет высокое несоответствие импеданса с воздухом, может ослабить поля E и H, отражая поле E, даже если он имеет низкую проницаемость и не обеспечивает экранирования H.

Электромагнитная волна несет энергию. Это фундаментальная «валюта» физики. Эта энергия переносится как в электрическом, так и в магнитном полях.

Если мы измерим амплитуду каждого поля и обнаружим, что их отношение равно 377 Ом, это скажет нам не только о самих полях, но и о конкретных единицах измерения, которые мы выбрали для измерения.

Вы можете запустить и перехватить электромагнитную волну с помощью электрического диполя или магнитного диполя. Оба они полностью связаны с несущей энергию волной в дальнем поле. Они отличаются в ближнем поле, где неперемещающаяся составляющая полей больше похожа на электрическую или магнитную соответственно.

Для любой данной конфигурации антенны вы можете определить эффективную площадь (на определенной частоте, в определенном направлении), которая обозначает ее связь с дальним полем. В некоторых типах антенн, например параболической зеркальной тарелке, вклад в «площадь» очевиден. В других типах, например, в массиве Yagi, «площадь» увеличивается по мере добавления новых элементов в направлении волны. Различные конфигурации будут иметь разное отношение физического размера к электрической площади, это больше зависит от конкретной конфигурации, чем от того, управляет ли она в первую очередь электрическим или магнитным полем.

При отсутствии потерь выходная мощность антенны равна энергии, которую она перехватывает у волны. Для небольших антенн, таких как короткий электрический диполь или магнитная петля небольшой площади, их оконечное сопротивление будет высоким или низким соответственно, поэтому, если вы ограничитесь измерением их токового выхода, выходы действительно будут другими. Вместо этого измерьте выходную мощность в согласованном импедансе.

Энергии, переносимые электрическими и магнитными полями в плоских волнах
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v