Читать книгу Raadiotehnika alused - Jaak Umborg - Страница 12

1

Raadiolained, nende omadused ja levimine

1.1. Elektromagnetilised lained

Raadiotehnika kui tehnikateadus tugineb suurel määral elektromagnetvälja teooriale, millele pani aluse 19. sajandi keskel šoti füüsik ja matemaatik James Clerk Maxwell (1831–1879), kes kirjeldas oma töödes, kuidas elektri- ja mag-netväli levivad ruumis valguse kiirusega. Tuginedes Faraday eksperimentaalse-tele uuringutele, tuli Maxwell esimesena välja ideega, et lisaks juhtivusvoolule on olemas ka teist laadi vool, mida ta nimetas nihkevooluks. Maxwelli teooria olulisemad seisukohad on kokku võetud tema poolt aastatel 1861–1862 koos-tatud neljas võrrandis:

, (1.1)

, (1.2)

div D = ρ, (1.3)

div B = 0. (1.4)

Nendes võrrandites on üldistatud ja matemaatiliselt modelleeritud Gaussi teoreemid elektri- ja magnetvälja kohta, Faraday elektromagnetilise indukt-siooni seadus ja Amperi koguvoolu seadus. Kaks esimest võrrandit (1.1) ja (1.2) seovad omavahel elektrilisi ja magnetilisi nähtusi, elektri- ja magnetvälja. Vahelduv magnetväli H tekitab elektrivälja E, avaldises (1.1) tähistab D elekt-rilise induktsiooni ehk laengutiheduse (laeng/pindala) vektorit ning j voolu tiheduse (vool/pindala) vektorit. Muutuv elektriväli E tekitab omakorda mag-netvälja H (avaldis 1.2), kus B tähistab magnetilise induktsiooni (magnetvoog/pindala) vektorit. Selline väljade omavaheline vastastikune mõjutamine ongi aluseks elektromagnetilise laine energia levimisele erinevates keskkondades.

Kolmas ja neljas võrrand seovad elektri- ja magnetvälja nende allikatega: elektrivälja allikaks on laengu ruumiline tihedus ρ (avaldis 1.3), magnetväl-