Понятие о магнитном токе
Бесконечно тонкая пластина, по которой протекает электрический ток. В близости он нее магнитные линии повторяют контуры проводника. При удалении от нее они постепенно превращаются в окружность.
В силу полной симметрии задачи на поверхности S тангенциальная компонента магнитного поля равна 0.
(на поверхности S) вне проводника 
на проводнике
Рассмотрим две полубесконечных, разнополярных, металлических пластины, расположенные в плоскости S. Толщина исчезающе мала (бесконечно тонкие пластины). Между ними зазор D. Силовые линии также превращаются в окружности.
вне зазора 
в зазоре
Из сопоставления двух рисунков видно, сто с точностью до направления силовых линий рисунки совпадают. Из этого совпадения делают заключение, что в зазоре параллельно его кромкам протекает магнитный ток, который и возбуждает подобное электрическое поле. В природе в настоящее время магнитных зарядов и токов не обнаружено, но введение подобным образом магнитных токов существенно упрощает решение многих ач.
9.8. Элементарные щелевые излучатели
Рассмотрим бесконечно металлический экран, в котором прорезана узкая щель. Предположим, что она возбуждается от источника гармонических колебаний. Можно предположить, что в этой щели протекает переменный магнитный ток. С тем, чтобы этот магнитный излучатель был элементарным, следует положить, что l<<l (D<<l).
Рассматриваемая система называется двухсторонняя излучающая щель. Существуют способы одностороннего возбуждения щели.
Необходимо решить задачу о возбуждении электромагнитного поля малым током, протекающим в щели. Наибольший интерес представляет электромагнитное поле в ДЗ относительно щели gr>>1.
Типовой алгоритм решения задачи:
Решить неоднородное уравнение Гельмгольца относительно векторного магнитного потенциала.
Затем, используя уравнение связи, по найденным значениям векторного магнитного потенциала надо вычислить составляющие электромагнитного поля.
Т. к. нас интересует ДЗ, то в этих выражениях необходимо осуществить предельный переход, полагая gr>>1.
Но решение подобной задачи существенно упрощается, если воспользоваться принципом перестановочной двойственности: выпишем найденные раннее выражения для ЭЭИ:
ЭЭИ:
1
2
ЭМИ: 
3
4
Знак “—” говорит о том, что Е распространяется в положительном направлении радиальной координаты.
Из ( 4 ) следует, что в ДЗ электрическое поле ЭМИ имеет только j-ую составляющую, что свидетельствует о том, что в ДЗ электрическое поле, постепенно деформируясь, превращается в окружность. При анализе щелевых излучателей пользуются напряжением в щели, а не формальным магнитным током.
Постараемся перейти от магнитного тока к напряжению. В соответствии с законом полного тока
5
Размеры пластины малы, толщина исчезающе мала, т. е. в пределах этой пластины Нt можно считать неизменной. Интегрирование по поверхности в данном случае заменяется интегрированием по участкам. Контур предполагается совпадающим с контуром поперечного сечения.
Вычислим напряжение в щели:
6
К (5) применим принцип перестановочной двойственности
7
Из сопоставления (6) и (7) следует 
 |
откуда 
8
Переходя к соотношения (3), (4) от (8) получим:
9
10
Вычислим мощность излучения ЭМИ (вычислим П и проинтегрируем его по контуру).
11
Выражение из электротехники:
12
Из сопоставления (11) и (12) следует:
13
Для вакуума или воздуха:
[Ом]
Представляет интерес сравнить характеристики
ЭЭИ и ЭМИ. Будем предполагать, что оба они излучают одинаковую мощность, тогда:
Для определенности зададим IЭ=1 А. Из этого соотношения следует, сто напряжение в щели Uщ=188 В. Из последних рассуждений следуют недостатки щелевых излучателей:
для излучения большой мощности напряжение щели должно быть велико, в свою очередь напряжение ограничено величиной пробоя в среде при заданных условиях.
Щелевой излучатель является неединственным вариантом ЭМИ. В качестве ЭМИ могут рассматриваться элементарные рамки с электрическим током (периметр рамки должен быть << l). В этом случае можно полагать, что перпендикулярно поверхности рамки протекает магнитный ток.
Принцип предельного поглощения и условия излучения на бесконечность Рассмотрели при формулировании условия единственности решения внешних задач электродинамики (уравнений Максвелла). Лемма Лоренца
Эквивалентные источники электромагнитного поля. Принцип Гюйгенца-Кирхгофа. Часто распределение сторонних источников бывает неизвестно, но зато бывает известным распределение поля на некоторой замкнутой поверхности, охватывающей область с источниками. Задача формулируется так: "Определить поле, создаваемое сторонними источниками с неизвестным распределением в области V по заданному распределению электромагнитного поля на поверхности S, охватывающей объем V".
Элемент Гюйгенса В качестве элемента Гюйгенса можно рассматривать элементарный фрагмент фазового фронта распространяющейся волны.
Элементы теории дифракции Строгая постановка задачи дифракции В большинстве реальных электромагнитных задачах поверхность раздела сред нельзя считать безграничной и плоской. А падающую волну плоской электромагнитной волной. В этом случае при падении электромагнитной волны на тело конечных размеров наряду с явлением отражения и преломления возникает процесс называемый дифракцией. В этом разделе будут рассмотрены методы решения задач рассеяния электромагнитной волны на металлических, расположенных в однородном изотропном пространстве. Волны будем считать гармоническими, металлические тела — идеально проводящими, а бесконечное изотропное пространство без потерь.
Приближение Гюйгенса-Кирхгофа
Ранее было отмечено, что поле в любой точке пространства внешнего по отношению
к объему V может быть однозначно определено по известным тангенциальным составляющим
и 
на поверхности S. В качестве поверхности S
в задачах дифракции удобно взять поверхность дифрагированного тела. Если на
этой поверхности известны точные значения Еt и Нt
, то используя принцип эквивалентности на поверхности S можно определить эквивалентные
источники вторичного поля и далее, используя традиционный алгоритм, вычислить
поле в заданной точке.
Рассмотрим дифракцию плоской волны на отверстии в идеально проводящей плоскости
Метод краевых волн Под физической теорией дифракции волн подразумевают методы решения дифракционных задач, в которых используются различного рода приближения при описании токов на рассматриваемой поверхности. Математическая теория дифракция включает строгие методы решения дифракционных задач. Метод краевых волн в физической теории дифракции является дальнейшим развитием метода физической оптики и предназначен для решения дифракционных задач на выпуклых металлических телах, имеющих изломы (ребра).
Направляющие системы и направляемые
электромагнитные волны. Направляемые волны, в отличие от свободно распространяющихся
в пространстве, могут существовать только при наличии направляющих элементов.
Совокупность направляющих элементов образуют направляющую систему. Направляющие
системы называют также линиями передачи энергии .
Все линии передачи можно разделить на два больших класса: линии передачи открытого
типа и линии передачи закрытого типа. В линиях передачи закрытого типа вся
энергия сосредоточена в пространстве, экранированном от внешнего металлической
оболочкой. В линиях передачи открытого типа ЭМП, строго говоря, распределено
во всем пространстве, окружающем линию. Однако открытые линии выполнены обычно
т.о., что подавляющая часть энергии ЭМП сосредотачивается в непосредственной
близости от линии.