Радіо всім, 15, 1928 рік Поширення електромагнітних хвиль в місті

Поширення електромагнітних хвиль В МІСТІ.

Інж. Н. Н. Шумська.

За останній час в іноземній літературі є велика кількість робіт, присвячених питанню про поширення електромагнітних хвиль. Але зазвичай досліджується поширення хвиль на великих відстанях від передавача. Суспільство «Телефункен» опублікувало у своєму журналі «Телефункен-Цейтунг» цікаву роботу S. Klimke, що займається дослідженням поширення енергії поблизу передавача і вивченням впливу різних перешкод, що знаходяться між передавачем і приймачем. Метою цієї статті є ознайомлення читача з вищевказаної роботою.

Торкнемося попередньо питання, як і в чому має проявитися вплив перешкоди, що стоїть на шляху поширення хвилі. Електромагнітна хвиля являє собою хвилю напруги електричного і магнітного полів 1). У нормальних умовах поширення (напр. По рівному місцю) вважають, що електричне поле Е направлено вертикально, а магнітне - Н - горизонтально, і площину, в якій вони перебувають, перпендикулярна до напрямку поширення хвилі (див. Рис. 1).

Мал. 1. Електромагнітна хвиля.

Коли на шляху руху хвилі стане яке-небудь перешкоду, це співвідношення порушується, так як електрична і магнітна складова по різному будуть на нього реагувати. Крім того, напрямок Е і Н також може змінитися. Електричне поле може нахилитися і дати, крім вертикальної, ще й горизонтальну складову, яка в ряді випадків може за величиною перевершити вертикальну. Всі ці явища будуть залежати від властивостей перешкоди, як побачимо нижче.

Мал. 2. Схема вимірювання.

Скажемо ще кілька слів про метод вимірювань. На рис. 2 дана принципова схема приймача - лампового детектора з сітковим детектированием, в анодному ланцюзі якого поставлений гальванометр. Під час прийому вимірювану станцію помічається максимальне відхилення гальванометра при резонансі. Прилад попередньо градуюється прямо на величини Е і H. При вимірюванні електричного поля Е, з детектором за допомогою котушки L зв`язується маленька антена при вимірюванні магнітного поля Н - рамка, так як антена реагує на електричне поле, а рамка, головним чином, - на магнітне. Фотографії приладу з включеною рамкою і антеною дані на рис. 3 і 4. Як видно, прилад досить портативний.

Мал. 3. Пристрій для вимірювання магнітного поля.

Розглянемо результати дослідів про вплив будинків. На рис. 5 показаний графік зміни електричного поля Е в міру віддалення від цегляного будинку. За горизонтальному напрямку відкладено відстань від стіни будинку в метрах, а по вертикальному - ослаблення електричного поля в% від нормальної величини Е, яка виходить там, де перешкода вже не впливає. Ми бачимо, що біля самої стіни поле ослаблене на 80%, і тільки на відстані близько 30 м воно набуває нормальне значення. Що ж стосується магнітного поля, то на нього цегляний будинок не робить ніякого впливу і воно залишається таким же, як якщо б цього будинку на шляху не було зовсім.

Мал. 4. Пристрій для вимірювання електричного поля.

Чому це відбувається? Сильне зміна електричного поля пояснюється провідністю цегляних стін, завдяки чому силові лінії концентруються в стіні, як це видно з рис. 6.

Зміна магнітного поля виходить в разі виникнення в стінах вихрових струмів, викликаних індукцією від приходить поля, які взаємодіють із зухвалим їх полем і змінюють його. Як показав досвід, вихрові струми в цеглі, якщо і є, то дуже слабкі і тому магнітне поле в нашому випадку залишилося без зміни.

Мал. 5. Електричне поле біля цегляного будинку.

Інша працювати з залізо-бетонними спорудами, де в арматурі 2) можуть виникнути сильні вихрові струми (рис. 7). Електричне поле в цьому випадку також сильно слабшає поблизу стін, а магнітне зростає з боку, зверненої до передавача, і сильно слабшає з протилежного. Цей приклад показує нам вплив вихрових струмів. Там, де напрямок приходить магнітного поля співпало з напрямком магнітного поля від вихрових струмів, - ми отримаємо посилення, а там, де напрямок вихрових струмів змінилося на протилежне, - вийшло послаблення.

Дослідження впливу дерев`яних будинків показало, що на магнітне поле вони не впливають, а на електричне - слабке. Це залежить, звичайно, від сухості дерева.

Розглянуте вплив будинків на величину електричного поля дозволяє сказати, що приймальню антену невигідно вішати поблизу стіни, а краще її, по можливості, віднести в бік, так як цим ми виграємо в силі прийому.

Мал. 6. Концентрація електричних силових ліній в цегляній стіні.

Розглянемо тепер, що відбувається всередині будинків.

Як показує досвід, електричне поле всередині цегляного будинку слабшає в міру опускання від верхнього поверху до нижнього. Так в будинку з черепичним дахом в 4-му поверсі електричне поле ослаблене на 10-20%, в 3-му - на 30-60%, у 2-му на 60-80% і в 1-м на 70-95% .

Залізний дах, громовідводи, труби та ін. Сприяють ще більшого ослаблення поля. У будинку з залізо-бетонної дахом навіть в самому верхньому поверсі можна зазвичай знайти наявності електричного поля. В одному і тому ж поверсі в вузьких і маленьких приміщеннях поле слабше, ніж напр. у великому залі. Вплив труб і проводів позначається ще в способі електричних силових ліній. Це явище визначається виключно місцевими умовами. Ослаблення електричного поля пояснюється тим, що силові лінії концентруються в стіні (див. Вище). Число їх, проникаюче в будинок, залежить від провідності стін, і буде тим менше, чим більше провідність. Виходить екранує,. Так як у міру опускання до землі все більше число силових ліній засмоктується стіною, то прийом в нижніх поверхах гірше, ніж у верхніх.

Мал. 7. Дія залізо-бетонного будівлі на електромагнітну хвилю.

Що стосується магнітного поля всередині будинків, то тут явище інше. У більшості випадків поле всередині будинку не відрізняється від поля зовні і прийом у всіх поверхах однаковий. Невелика зміна поля виходить при виникненні сильних вихрових струмів. Повне зникнення прийому вийшло в одному тільки випадку: коли прийом проводився під дахом вежі, причому ця дах був зроблений з мідних листів. В даному випадку вийшов екран від магнітного поля.

Звідси ми можемо вивести, що прийом на кімнатну антену річ мало вигідна, особливо в нижніх поверхах високих будинків. Прийом на рамку буде практично всюди однаково гарний, якщо немає будь-яких виняткових умов.

Металеві ліхтарні стовпи, залізні решітки, кам`яні огорожі і т. П. Все це впливає на силу прийому. Відстань, на яке поширюється вплив такого перешкоди, приблизно дорівнює його висоті.

Завдяки такій кількості факторів, що впливають, сила прийому на невеликому (в межах міста) відстані від станції буде залежати від того, що знаходиться між передавачем і місцем прийому. Тому точки з однаковою силою прийому будуть лежати не на колі, в центрі якої знаходиться станція, а на якийсь ламаної лінії.

Перевірити все сказане на досвіді досить неважко.

1) отримання детальнішої інформації див. "Р. В." № 7 за 1928 р статтю інж. Попова - "Поняття електромагнітної хвилі".

2) Арматурою в залізо-бетонних спорудах називаються залізні скріплення (балки, прути і т. П.), Які закладають в бетон.