Электромагнитные волны, или пулеметные очереди неизвестно чего ?

**Зиновий** · 25.09.2005, 19:11

Предлагаю Вашему вниманию ряд проблем классической электродинамики, с которыми сталкиваются все, кто пытается использовать классическую электродинамику для разработки и создания различных технических устройств, или осмыслить - понять суть рассчитываемых процессов.

Предлагаю начать с противоречия идеи взаимопреобразования электрических полей в магнитные и, далее, магнитных в электрические, в электромагнитных волнах Максвелла, с самими уравнениями Максвелла, и законом сохранения энергии.

Действительно, если поле Е, изменяясь во времени, возбуждает в окружающем пространстве поле В, то, согласно закону сохранения энергии, поле Е должно передать свою энергию полю В.
Т.е. когда поле В проходит максимум, поле Е должно проходить через ноль, и наоборот.
Если учесть что максимальная энергия поля Е, согласно уравнениям Максвелла для электромагнитной волны, равна максимальной энергии поля В, то при Е = Емакс В=0, и при В=Вмакс Е=0.
Таким образом, мы видим, что согласно закону сохранения энергии, в электромагнитной волне (как и во всякой нормальной волне), Е и Н должны быть сдвинуты во времени на четверть периода.
Однако, из уравнений электродинамики следует, что в ЭМВ векторы В и Е синфазны, и энергия поля Е в любой момент времени в точности равна энергии поля В, что в корне противоречит закону сохранения энергии и физике распространения любых волновых процессов.
Фактически, из уравнений электродинамики следует, что в пространстве, непонятным образом движутся сгустки [В * Е], а не волны.
Естественен вопрос, так все-таки волны, или пулеметные очереди неизвестно чего?

Подробный ответ на поставленный вопрос изложен по адресу
http://www.doktorovich.info/thwr.html

**UR0GT** · 25.09.2005, 20:52

Первоначальное сообщение от Зиновий

Подробный ответ на поставленный вопрос изложен по адресу
http://www.doktorovich.info/thwr.html

Тут тоже про это:

**Зиновий** · 25.09.2005, 23:02

Тут тоже про это:

Спасибо за информацию, но это скорее не "про это", а наоборот.
К тому же голословно - бездоказательно и противоречит уравнениям электродинамики.
В реали, из уравнений электродинамики, в качестве решения для плоской, монохроматической электромагнитной волны, распросраняющейся в свободном пространстве в направлении "z", с точностью до знака, имеем:

E = Eym*cos(wt - kz)
и
B = Bxm*cos (wt - kz).

Эти выражения представляют собой мгновенные значения векторных полей "В" и "Е" в электромагнитной волне, отвечающей вышеуказанным требованиям.
То, что господин А.А.Пирогов умудрился обнаружить сдвиг по фазе между мгновенными значениями векторов "В" и "Е", скорее, можно отнести к серии "курьезы", нежели, обсуждать серьезно.
В чем легко может убедиться любой заинтересованный читатель.
Также, в означенной работе А.А.Пирогова столько "неожиданных открытий", что если кто нибудь изъявит желание, я готов дать их расшифровку.

P.s.
К сожалению, г-н А.А.Пирогов, обозначив свою работу как "Письмо в редакцию", забыл указать, в какую именно "редакцию", и когда это "письмо" было опубликовано.
Полагаю, что сей "научный труд" врядли мог быть опубликован в каком либо серьезном научном издании...

**UR0GT** · 26.09.2005, 00:58

Первоначальное сообщение от Зиновий
Также, в означенной работе А.А.Пирогова столько "неожиданных открытий", что если кто нибудь изъявит желание, я готов дать их расшифровку.
P.s.
К сожалению, г-н А.А.Пирогов, обозначив свою работу как "Письмо в редакцию", забыл указать, в какую именно "редакцию", и когда это "письмо" было опубликовано.
Полагаю, что сей "научный труд" врядли мог быть опубликован в каком либо серьезном научном издании...

Дайте пожалуйста расшифровку этих "открытий"

"Письмо" Пирогова опубликовано в журнале ЭЛЕКТРОСВЯЗЬ №5/1993 г. на стр. 13, 14.

Эта тема наверно больше заинтересует участников форума "Hz": http://groups.yahoo.com/group/Hz/
Тут, в основном, обсуждаются более практические вопросы.

Николай, UR0GT

**Зиновий** · 26.09.2005, 02:40

"Письмо" Пирогова опубликовано в журнале ЭЛЕКТРОСВЯЗЬ №5/1993 г. на стр. 15, 16.

Спасибо за информацию.
Постараюсь в ближайшее время связаться с редакцией и дать опровержение на означенное письмо А.А.Пирогова.

Эта тема наверно больше заинтересует участников форума "Hz": http://groups.yahoo.com/group/Hz/
Тут, в основном, обсуждаются более практические вопросы.

На мой взгляд, нет ничего более практического, чем ясное понимание работы конструируемых устройств.
Я пришел к теоретическим исследованиям, столкнувшись с реальными трудностями в инженерной деятельности.
Да и сам А.А.Пирогов в этом "письме", говорит о: "... грубом физическом противоречии, приводящем к серьезным техническим ошибкам при проектировании систем радиосвязи и вещания".

Дайте пожалуйста расшифровку этих "открытий"

Приступим.
1. Так в начале своего письма (стр.1, начало средней колонки), г-н Пирогов сообщает об обосновании прочими авторами, синфазности векторов Е и Н в электромагнитной волне (в дальнейшем ЭМВ), действительным значением характеристического сопротивления (волновое сопротивление) среды распространения.
Что очевидно не верно.
Как было показано мной в предыдущем ответе, синфазность векторов Е и Н является прямым решением уравнений электродинамики для ЭМВ.
Тогда как, действительное значение волнового сопротивления среды распространения получается, как следствие анализа полученных решений для ЭМВ.

2. Далее автор переходит к обсуждению нелинейных явлений, вводя термин "сепарирование", не объясняя его смысл и не уточняя о какой "нелинейности" идет речь.

Все это красноречие не имеет никакого отношения к обсуждаемой проблеме, т.к. речь идет о синфазности векторов Е и Н в линейных пространствах, для монохроматической волны.
В силу же линейности пространства, при наличии множества волн, будет иметь место простая суперпозиция, с сохранением индивидуальных свойств каждой суперпозирующей волны.
Т.е. для каждой из суперпозирующих волн, будет сохраняться синфазность для ее Е и Н.
Тоже самое можно сказать по приведенному А.А.Пироговым примеру с зонами молчания на радиотелефонной связи подвижных объектов.
В данном случае, работает нормальная интерференция падающих и отраженных волн, никак не влияющая на синфазность векторов Е и Н в каждой из них.

3. Далее А.А.Пирогов сообщает:
"Итак, ошибка состоит в том, что мгновенные значения электрического и магнитного полей представляют в виде синфазных гармонических колебаний".
Видимо, г-ну Пирогову неведомо, что таковыми их не "представляют", а таковыми они получаются в качестве решения уравнений электродинамики для ЭМВ.

4. Переходя к вектору Пойнтинга для ЭМВ г-н Пирогов "упраздняет" понятие "мгновенное значение вектора Пойнтинга для ЭМВ" и смело преходит к произведению модулей амплитуд векторов Е и Н, естественно обосновав этот "переход" символической фразой "как известно".
Полагаю, что данное новшество "известно" только А.А.Пирогову.
Для всех грамотных людей существует одно выражение для вектора Пойнтинга ЭМВ:
P = [E * H],
где Е и Н мгновенные значения векторов.

Далее А.А.Пирогов ведет пространные рассуждения о, якобы существующей в литературе путанице, между амплитудой, действующим и эффективным значениями, как будто это может каким-то образом повлиять на фазовые соотношения векторных полей.
Т.е. я думаю, не стоит тратить ресурсы форума на дальнейший, детальный разбор всей этой куралесици.
Видимая цель этой работы - замять суть проблемы любыми средствами, не владея достаточными знаниями материала.
Готов ответить на Ваши вопросы по данному или другому материалу означенной темы, если у Вас возникнет подобноая потребность.
С уважением.

**UR4III** · 26.09.2005, 11:17

Зиновий

1.Я – дилетант. Поэтому если чего не так, буду рад поправкам и замечаниям.

2.Полностью согласен с Вашей мыслью – «На мой взгляд, нет ничего более практического, чем ясное понимание работы конструируемых устройств.»
Теория, изложенная доступным языком, чрезвычайно актуальна. Без её знания в конструировании АФУ радиолюбительство превращается а радиопотребительство.

3.// Действительно, если поле Е, изменяясь во времени, возбуждает в окружающем пространстве поле В, то, согласно закону сохранения энергии, поле Е должно передать свою энергию полю В.
Т.е. когда поле В проходит максимум, поле Е должно проходить через ноль, и наоборот.//
А вот этот первоначальный посыл мне совершенно не понятен. Не будем трогать кости старика Максвелла. Электромагнитная энергия подводится к антенне с помощью фидера. Ток и напряжение в фидере совпадают по фазе. Стало быть, магнитное и электрическое поля тоже. В апериодической антенне так они совместно и излучаются. И ежели им суждено превращаться друг в друга, то превращаются они синфазно, БЕЗ СДВИГА. В резонансной антенне в глаза бросается сдвиг фаз тока и напряжения стоячей волны. Вы об этом?
Но она не участвует в излучении. Благодаря индукции отдельных участков антенны друг на друга и её длине, соизмеримой с длиной питающей волны, суммарный вектор эдс индукции имеет угол с током более 90 гр. Этот вектор разлагается на составляющие: 90 гр к току – собственно вектор самоиндукции, и 180 гр к току – эдс, противодействующее току. На преодоление сопротивления этой эдс и тратится (излучается) подводимая мощность. Это равносильно появлению в полотне антенны активного сопротивления (сопротивления излучения), которое можно рассматривать как сопротивление, вносимое окружающей средой. Таким образом, и в резонансных антеннах В и Е совпадают по фазе.
Правда эдс самоиндукции тоже образует поле, но оно имеет реактивный характер, излучается и поглощается антенной. Так называемое ближнее поле.

С чего Вы изначально посчитали, что В и Е имеют сдвиг в 90 гр, непонятно?

**Зиновий** · 26.09.2005, 14:53

3.// Действительно, если поле Е, изменяясь во времени, возбуждает в окружающем пространстве поле В, то, согласно закону сохранения энергии, поле Е должно передать свою энергию полю В.
Т.е. когда поле В проходит максимум, поле Е должно проходить через ноль, и наоборот.//
А вот этот первоначальный посыл мне совершенно не понятен. Не будем трогать кости старика Максвелла.

Уважаемый Влад, я и не предлагал "трогать кости старика Максвелла".
Формальная - математическая запись теории ЭМВ представлена уравнениями электродинамики.
Если мы не будем их анализировать на соответствие физической модели процессов и экспериментальным результатам, то что мы с Вами будем обсуждать?
Приведу пример.
Есть котел для разогрева жидкости, соединенный трубкой, для подачи газообразной фазы, с объемной камерой охладителя.
Стекающая по стенкам камеры охладителя конденсированная жидкость по трубке поступает на выход.
Попробуем анализировать процессы в охладителе, исключительно, по процессам происходящим в жидкой фазе.
Мы получим информацию по принципу "что есть, то и есть".
Примерно такое же положение вещей на сегодня сложилось и в радиотехнике.
Есть передающая антенна к которой мы подводим энергию и есть приемная антенна, с которой мы снимаем энергию.
Как эти антенны работают, не знает никто.
Есть мнемонические правила, наработанные опытом, но нет понимания физического процесса распросранения ЭМВ.
Дело в том, что любая волна распространяется в пространстве за счет непрерывного преобразования одного вида энергии в другой.
Так в механических волнах это процесс непрерывного преобразования потенциальной энергии в кинетическую, с последующим преобразованием кинетической энергии в потенциальную.
Других волн не бывает.
Аналогично , исходя из опытов Фарадея, были задуманы Максвеллом ЭМВ.
Однако, в результате появилось то, о чем говорится в поставленном мной во главу темы вопросе.
ЭМВ оказались исключением из всех известных волновых явлений.
При этом, сразу же возник вопрос о физике распространения ЭМВ.
Вот ее (физику процесса) я и предлагаю обсудить, т.к. без понимания механизма распространения ЭМВ, невозможно говорить об оптимальности антенных и других радио систем.

//С чего Вы изначально посчитали, что В и Е имеют сдвиг в 90 гр, непонятно?//

Прочтите внимательней постановку вопроса темы.
Все наоборот.
Я утверждаю, что, как и в любой волне, в ЭМВ должен присутствовать процесс непрерыного взаимопреобразования двух видов энергии.
Однако, в ЭМВ, полученных в качестве решения уравнений электродинамики, этого процесса, обязательного для всех волн, нет - Е и Н синфазны.
Тогда остается неясным механизм распространения ЭМВ.
С уважением.

**UR4III** · 27.09.2005, 10:17

Уважаемый, Зиновий!

//Как эти антенны работают, не знает никто.//
Ну, это Вы хватили. Мы не знаем суть ЭМП как и многое другое в Природе. Оперируем только свойствами ЭМП. И довольно прилично. Из знания свойств сконструировано довольно много типов антенн, опирающихся на то или иное свойство – антенны бегущих волн, резонансные, щелевые и т.д.

//Таким образом, мы видим, что согласно закону сохранения энергии, в электромагнитной волне (как и во всякой нормальной волне), Е и Н должны быть сдвинуты во времени на четверть периода.
Однако, из уравнений электродинамики следует, что в ЭМВ векторы В и Е синфазны, и энергия поля Е в любой момент времени в точности равна энергии поля В, что в корне противоречит закону сохранения энергии и физике распространения любых волновых процессов.//
Мне как дилетанту непонятно, что Вас смущает? И в фидере, и в излучаемой волне векторы В и Е ФАКТИЧЕСКИ синфазны. Будь по другому не было бы переноса активной энергии.

Мне ваша постановка задачи напоминает что-то знакомое
http://news.cqham.ru/articles/detail.phtml?id=428
http://news.cqham.ru/articles/detail.phtml?id=64
http://news.cqham.ru/articles/detail.phtml?id=331
http://news.cqham.ru/articles/detail.phtml?id=484
http://news.cqham.ru/articles/detail.phtml?id=463
http://news.cqham.ru/articles/detail.phtml?id=361

Всего доброго.

**Зиновий** · 27.09.2005, 15:32

Ну, это Вы хватили. Мы не знаем суть ЭМП как и многое другое в Природе. Оперируем только свойствами ЭМП. И довольно прилично. Из знания свойств сконструировано довольно много типов антенн, опирающихся на то или иное свойство – антенны бегущих волн, резонансные, щелевые и т.д.

Уметь практически создавать устройства возбуждающие ЭМВ и быть уверенным в их максимальной эффективности, это не одно и то же.
Только точное знание всех свойств ЭМВ позволит говорить о эффективности и устойчивости в работе антенных устройств.
С проблемами радиотехники я знаком не понаслышеке.
45 лет стажа, от радиолюбителя, до научного сотрудника.
Специальность по первому диплому - рассчет и проектирование РЛС.
По второму - физика.
То, что в тематике "Антенны" вопросов больше, чем ответов, видно по темам обсуждаемым, практически, на всех форумах по радиотехнике, включая и этот форум.

Мне как дилетанту непонятно, что Вас смущает? И в фидере, и в излучаемой волне векторы В и Е ФАКТИЧЕСКИ синфазны. Будь по другому не было бы переноса активной энергии.

Именно в синфазности и есть проблема.
Обще известно, что все реальные волновые процессы представляют собой непрерывное взаимопреобразование двух видов энергии.
Исключение составляют только теоретические ЭМВ Максвелла, в которых , самим названием, оглашено взаимопреобразование электрических и магнитных полей, а из уравнений следует отсутствие такового взаимопреобразования.
Но, если из уравнений электродинамики следует отсутствие взаимопреобразования энергий в ЭМВ то, что мы считаем по этим уравнениям?
Что это за объект "электромагнитные волны", который, согласно уравнениям электродинамики, распространяется в пространстве без взаимопреобразования энергий?
Как это может происходить?
То, что свет и радио сигнал имеют в свободном пространстве волновую природу, сомнений не вызывает.
То что при этом преобразовании энергий в волновых процессах, проиходит перенос энергии волной, тоже известный факт.
А вот, что нам предоставляет теория, в качестве инструмента для проектирования технических устройств, вызывает, мягко говоря, недоумение.
Эта тема, действительно, не нова.
Но я позволил себе досконально разобраться в сути этой проблемы, с использованием математического аппарата классической теории поля, и результатом этих исследований стал вывод о чисто магнитной природе так называемых электромагнитных волн Максвелла.
Что и изложил, с обоснованием и доказательствами, в своей
работе "Несостоятельность теории электромагнетизма и выход из сложившегося тупика" ( размещенной по адресу http://www.doktorovich.info/ ).
В магнитных волнах, действительно, происходит взаимопреобразование энергий полей магнитной индукции "В" и векторного потенциала "А", с направленным переносом энергии магнитной волной.
Полученная мной, теория магнитного поля предназначена стать точным инструментом для инженеров и научных работников.
Также, в работе приводятся примеры практического применения теории магнитного поля для рассчета переноса энергии магнитной волной и возбуждения ЭДС индукции переменным во времени магнитным полем, в строгом соответствии с известными законами физики.

**RA4HTH** · 27.09.2005, 18:16

Если учесть что максимальная энергия поля Е, согласно уравнениям Максвелла для электромагнитной волны, равна максимальной энергии поля В, то при Е = Емакс В=0, и при В=Вмакс Е=0.

Уважаемый "Зиновий" откуда вы это взяли!!!
Загляните в учебник (если вы действительно н.с.) там совсем не так!!!

**Зиновий** · 27.09.2005, 19:39

Уважаемый "Зиновий" откуда вы это взяли!!!
Загляните в учебник (если вы действительно н.с.) там совсем не так!!!

Уважаемый OM_PETER, уточните пожалуйста, что именно вызвало Ваши сомнения?
У меня сложилось впечатление, что Вы не полностью прочли мое сообщение, а без учета контекста, приведенная Вами, моя фраза бессмыслена.

**RA4HTH** · 27.09.2005, 20:05

В э.м.ВОЛНЕ фазы E и H совпадают(что видно из у-ий М.) и происходит необратимый перенос энергии.

Сдвиг по фазе на 1/4 присутствует в э.м. колебаниях - где сохраняется энергия и происходит "перекачка" энергии из E в H и наоборот.

P.S.
Это, конечно-же, не мои мысли.
сегодня я прочел это в:
"Радиофизика" Григорий Моисеевич Герштейн.
издательство Саратовского Университета 1983г.

**RA4HTH** · 27.09.2005, 22:26

Полазил по сети. Оказывается вы весьма серьезно этим вопросом занимаетесь.
Нашел даже обсуждение вашей статьи.
Если интересно посмотрите:
ссылка на отзыв

**Зиновий** · 27.09.2005, 23:42

OM_PETER

В э.м.ВОЛНЕ фазы E и H совпадают(что видно из у-ий М.) и происходит необратимый перенос энергии.

Уважаемый OM_PETER, действительно, в "книжках" и других тоже, именно так и написано.
Разве я говорю, что в книжках написано что ни будь другое?
Перечитайте, пожалуйста, внимательно первое сообщение темы.

Я предлагаю обсудить насколько правильно написано в книжках.

Полазил по сети. Оказывается вы весьма серьезно этим вопросом занимаетесь.
Нашел даже обсуждение вашей статьи.
Если интересно посмотрите:
ссылка на отзыв

Я, действительно много лет, серьезно занимаюсь этим вопросом
Но указанная Вами по ссылке работа не имеет никакого отношения ко мне.
Автор этой работы Пакулин Валерий Николаевич, который, непонятно почему, взял за основу своей работы мою статью и, не высказывая никаких замечаний по поводу материала содержащегося в моей работе, изложил свое видение физики электрона и связанных с ним явлений, о коих в моей работе даже не упоминается, т.к. данная моя работа посвящена, исключительно, вопросам физикоматематической корректности системы уравнений электродинамики Максвелла.
С моими работами Вы можете ознакомиться на моем сайте
http://www.doktorovich.info/
Кликнув на "Зиновий Исаакович Докторович. Работы и публикации".
Моя работа по физике ЭМВ называется "Несостоятельность теории электромагнетизма и выход из сложившегося тупика".

**RA4HTH** · 28.09.2005, 20:16

Уважаемый Зиновий Исакович, мне кажется, что на этом форуме маловероятно встретить людей способных профессионально вести с вами диалог. Мы радиолюбители и у нас нет необходимости так глубоко изучать эту проблему.