# О поперечных и продольных электромагнитных волнах

Александр Васильевич Грачёв

Некоторые соображения о поперечных и продольных ЭМВ

Грачёв Александр Васильевич

О поперечных и продольных электромагнитных волнах.


Общеизвестно, что волны могут быть продольными и поперечными. Это относится ко всем видам волн, в том числе электромагнитным волнам (ЭМВ). Немногие радиолюбители задумывались над тем, как характеризует современная наука ЭМВ применяемые в связи. Вот несколько примеров.


Справочник по физике. Б.М.Яворский, А.А. Детлаф. 1996. С.344. ... так как в электромагнитной волне течет ток электрического смещения, который может течь только в диэлектрической среде (токи смещения материальны, обладают магнитной энергией и массой, так же как и любой электрический ток). Согласно электродинамике, вакуум обладает свойствами диэлектрика, что и позволяет использовать его для распространения поперечных электромагнитных волн.


Курс физики. Т.И.Трофимова. 1998. С.318. Электромагнитные волны - это не звуковые волны и для их распространения нет разницы, какое состояние среды - твердое, жидкое или газообразное - достаточно, чтобы среда обладала свойствами диэлектрика. Рассмотрение световых волн как электромагнитных возмущений, где вакуум представляет диэлектрик, позволило понять их физическую сущность и тем самым отпала необходимость в твердой среде, так как диэлектрики существуют в любом состоянии. ...."Диэлектриками являются все газы (неионизированные), некоторые жидкости и твердые тела."


Физический энциклопедический словарь. МАКСВЕЛЛА УРАВНЕНИЯ. ...Все известные экспериментальные факты, где ток смещения наблюдается в свободном состоянии (без тока проводимости), подтверждают, что в свободном состоянии ток смещения всегда замкнут, т.е. течет по замкнутому кругу. При этом токи смещения всегда текут по орбитам, на которых укладывается целое число длин волн возмущений поля. Например, в поперечной электромагнитной волне эффективный радиус, по которому течет замкнутый электрический ток смещения: r = l/2p, где l - длина электромагнитной волны, т.е. орбита равна длине волны.


Физический энциклопедический словарь. МАКСВЕЛЛА УРАВНЕНИЯ. ...Любой переменный ток представляет волну, поэтому его надо рассматривать с учетом волновых свойств. Например, продольные переменные токи смещения представляют продольные электромагнитные волны...


Антенны. С.И.Надененко. 1959. С.456. "... электрическое поле в поперечно-магнитной волне непоперечно."


Таким образом, то какой является ЭМВ, поперечной или продольной, определяется тем как расположены электрические силовые линии сформированные антенной, поперек направления распространения волны, либо вдоль. Если электрические силовые линии сформированны антенной поперек направления лепестка основного излучения, то антенна формирует поперечную ЭМВ. Примером антенн излучающих поперечную ЭМВ являются диполи различных конструкций и их производные. Существуют строгие математические доказательства, что дипольные антенны не могут излучать продольную ЭМВ.


Продольные электромагнитные волны имеют следующую структуру...


Фундаментальный курс физики. А.Д.Суханов. 1998. Т.2. С.646. В TM-волнах (поперечно-магнитных волнах) всегда поперечны только линии магнитной индукции. Т.е. в TM-волне поток электрического смещения поля имеет продольную ориентацию, например, так же как у переменного тока проводимости, который представляет продольные электромагнитные колебания - продольные электромагнитные волны.


Физическая энциклопедия. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ. Продольные электромагнитные волны могут быть в виде переменного тока проводимости или тока смещения, где длина волны зависит от частоты колебания. Любой электрический ток, согласно электродинамике, всегда замкнут. Поэтому продольные электромагнитные волны всегда замкнуты независимо от того, представляют они переменный электрический ток проводимости или смещения.


Отсюда следует, что продольная ЭМВ, это волна, в которой электрические силовые линии расположены вдоль направления распространения излучения. Но вот какая неувязка получается:


Физическая энциклопедия. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ. Продольные электрические возмущения поля имеют продольную ориентацию электрического смещения, поперечные возмущения имеют только поперечную ориентацию электрического смещения. Электромагнитные волны (возмущения) - это распространяющиеся электрические смещения (переменные потоки электрического смещения поля - токи смещения). Скорость распространения продольных электромагнитных волн (переменного электрического тока) равна скорости распространения поперечных электромагнитных волн (света). Для распространения поперечных электромагнитных волн нужна диэлектрическая среда, для продольных - проводящая, например, по проводам могут бежать продольные электромагнитные волны, которые являются замкнутыми, так как ток, согласно законам электродинамики, всегда замкнут. В диэлектриках (вакууме) продольные электромагнитные волны могут распространяться только в волноводах или между концами проводников, так как в свободном состоянии они всегда являются замкнутыми, представляя замкнутые токи электрического смещения. Таким образом, диэлектрик является средой, где свободно могут распространяться только поперечные электромагнитные волны, при этом не имеет значения состояние диэлектрика - твердое, жидкое или газообразное. Можно сказать, что проводник не пропускает (экранирует) поперечные электромагнитные волны, а диэлектрик не пропускает продольные.


Физический энциклопедический словарь. МАКСВЕЛЛА УРАВНЕНИЯ. ... Любой переменный ток представляет волну, поэтому его надо рассматривать с учетом волновых свойств. Например, продольные переменные токи смещения представляют продольные электромагнитные волны. Токи всегда стремятся течь по кратчайшему пути, поэтому продольные электромагнитные волны замкнуты по минимуму - орбита равна длине волны (исключением является распространение продольных электромагнитных волн - TM-волн в волноводах). Замкнутость продольных электромагнитных волн не позволяет использовать их в радиосвязи.


Вот тебе бабушка и Юрьев день.... Оказывается, более пятнадцати лет, мы, в ежедневном режиме используем, вполне успешно, продольные ЭМВ, которые непригодны для связи...


Кроме того, исходя из материалов работ академика РАЕН Ацюковского В.А. по распространению ЭМВ в морской воде, стало известно, что продольная ЭМВ, в отличии от поперечной ЭМВ, может проникать в толщу воды. В его определении, продольная ЭМВ, это такая электромагнитная волна, в которой, направление вектора электрической составляющей совпадает с направлением излучения ЭМВ. Многочисленные опыты, проведенные Ацюковским В.А. показали, что продольная ЭМВ обладает значительно большей энергией, чем поперечная ЭМВ. Таким образом, можно утверждать, что продольная электромагнитная волна может распространяться в диэлектриках (вакууме- воздухе), проводящих жидкостях (морской воде) и т.д.


В рамочно-лучевой антенне, в отличии от всех других антенн, направление излучения антенны совпадает с направлением силовых линий электрического поля сформированного этой антенной, отсюда следует сделать вывод, что рамочно-лучевая антенна формирует продольную волну. Что видимо объясняет высокую эффективность антенны, обнаруженную нами на практике.

Исходя из информации, имеющейся в общем доступе, следует, что рамочно-лучевая антенна является единственной в мире конструкцией излучающей продольную электромагнитную волну.