По мотивам Теория параболического зеркала для э/м излучения
Линукс тут при том, что данное изучение материала возникло из желания (и способствует в продвижении его реализации) научно посчитать антенну для модема, через который мой линукс выходит в интернет.
----
Занялся я изучением данного вопроса, и (видимо закономерно) обнаружил один жуткий обман, который сначала рассказывают в школе, а потом молчаливо одобряют наверно и в большинстве вузов в т.ч. физической направленности. И суть этого обмана отражена в традиционной форме записи уравнений Максвелла, где слева стоят роторы а справа производиные по времени и ток. Подозреваю, что это (нижеописанное) баян, но только для определённого круга лиц, а вот мне данная «картина мира» долго мешала понять как всё это работает на самом деле.
Пример: трансформатор или, для простоты, просто катушка индуктивности. Как обычно описывают её работу? Переменный ток в обмотке создаёт переменное магнитное поле в сердечнике, а то, в свою очередь, наводит на обмотке э.д.с., направленную противоположно изменениям тока. Первый пункт обосновывается уже не помню законом имени кого, не в нём суть (хотя он тоже тут оказался немного привравший), а вот со вторым самое: берут уравнение о том, что циркуляция электрического поля по контуру равна минус производной от магнитного потока через него по времени, и говорят - вот у нас есть меняющийся магнитный поток, и он порождает эту самую циркуляцию электрического поля, которая есть наведённое э.д.с. (циркуляция - это интеграл по замкнутому контуру, его точечный аналог - ротор).
Так вот, это самое что ни есть враньё. Более того, тут не просто плохая интерпретация формул, а ещё и неправильные расчёты в итоге, если мы захотим хорошей точности по времени. Суть вот в чём: «породить циркуляцию/ротор» ничто просто так не может - ведь любые изменения э/м поля это его производные по времени, и именно эти производные и есть то, что мы должны считать чтоб узнать что будет потом. Причём почти везде такой подход вопросо не вызывает и принимается за очевидный, но тут почему-то всё перевернули с ног на голову. Так вот: переменное магнитное поле в сердечнике - это не причина, а следствие наведённого э.д.с. А кто же тогда это э.д.с навёл, если не магнитное поле?
А навёл его ток, полностью автономно и без участия магнетизма вообще, смортим внимательней уравнение:
rot B = dE/dt + j или dE/dt = rot B - j (коэфициенты опущены для простоты), т.е. если куда-то течёт ток -
то там сразу же наводится противодействующее току э.д.с. Не обязательно в катушке, можно и в обычной прямой проволоке. Почему в проволоке этот эффект
намного слабее, чем в катушке? Потому что проволока одна, и наведённое поле стремится расползтись в стороны, где его ещё нет, и таким образом
возле тока остаётся слабым, а вот в катушке рядом много проволок и все наводят поле концентрированно в маленьком пространстве. Чтобы увидеть механизм
расползания, сделайте из двух уравнений один дифур второго порядка - там будет вторая производная по времени равна второй производной по пространству
(по сути это радиоизлучение). Надо заметить - это э.д.с. наводится любым током, как переменным, так и постоянным, и сколь угодно долго по времени.
Но есть ещё один фактор: то самое магнитное поле в сердечнике - оно начинает наводиться благодаря dB/dt = -rot E, растёт со временем
и начинает наводить своё э.д.с, уже не мешающее току, а помогающее. Со временем это приводит сначала к занулению dE/dt, затем к смене его знака и
началу уменьшения E (а магнитное поле всё ещё растёт), и скорее всего увеличению тока (т.к. уменьшается мешающее э.д.с).
Если это только что включился постоянный ток, то в итоге через некоторое время (возможно, с колебаниями) всё придёт в равновесие - магнитное поле станет ровно таким, чтобы нейтрализовывать мешающее э.д.с, наводимое самим током. Если это переменный ток, то магнитное поле меняется не сразу за изменением тока (как описано выше, оно не непосредственное его следствие, а только во второй производной), и благодаря этому запаздыванию возникает разница между мешающим э.д.с (для которого ток - первая производная) и помогающим (для которого, через магнитное, ток уже третья производная), которая и видна в качестве э.д.с. из-за индуктивности катушки. Сама же переменность магнитного поля тут следствие этого э.д.с.
