Հարթ էլեկտրամագնիսական ալիքը հաղորդիչ միջավայրում

Կաղապար:ԱնաղբյուրԿաղապար:Վիքիֆիկացում Ըստ սահմանման էլեկտրադինամիկայի տեսակետից միջավայրը լավ հաղորդիչ կամ մետաղանման է համարվում , եթե նրա ամեն մի կետում հաղորման հոսանքի խտությունը $\overrightarrow{j}=\overrightarrow{E}\sigma$ ահագին գերազանցում է շեղման հոսանքի խտությանը $\overrightarrow{j}=j\omega E{\epsilon }_a$: Այլ կերպ ասած $\sigma \left(\frac{1}{\omega }\right)>>{\epsilon }_a$, կոմպլեքս դիէլեկտրիկ թափանցելիության կեղծ մասյ շատ մեծ է իրականից։ Ակնհայտ է , որ ինչքան ցածր է $\omega$ հաճախականությունը, այնքան մոտիկ է տվյալ միջավայրը մնացած հավասար պայմաններում իդեալական մետաղի։ Բավական ցածր հաճախականությունների դեպքում շատ հայտնի դիէլեկտրիկ միջավայրեր դառնում են մետաղանման։

Օրինակ , չոր հողը ($\sigma =0.01$Սմ/մ $\epsilon =4$) 1Մհց հաճախականության դեպքում ունի

${\epsilon }_a=3.56*10^{-11}$, $\sigma \left(\frac{1}{\omega }\right)=1.6*10^{-9}$:

Այսպիսով ռադիոտիրույթում չոր հողը իրեն որպես մետաղ է պահում։

Մետաղանման միջավայրի ${\epsilon }_a$ կեղծ է .

${\epsilon }_a=-j\sigma \left(\frac{1}{\omega }\right)$

Գտնենք $\gamma$:

$\gamma =\beta -j\alpha =\omega \sqrt{{\epsilon }_a}*\sqrt{{\mu }_a}=\sqrt{-j\omega \sigma {\mu }_a}$

Քանի որ , $\sqrt{-j}=(1-j)\left(\frac{1}{\sqrt{2}}\right)$, ապա

$\gamma =\sqrt{{\mu }_a\sigma \omega \left(\frac{1}{2}\right)}(1-j)$

$\beta =\alpha =\sqrt{{\mu }_a\omega \sigma \left(\frac{1}{2}\right)}$

Այստեղից կարող ենք գտնել հաղորդչում ալիքի երկարությունը

$\chi =2\pi \left(\frac{1}{\beta }\right)=2\pi \sqrt{2\left(\frac{1}{\omega \sigma {\mu }_a}\right)}$:

Հետաքրքիր է , որ ալիքի երկարությունը մետաղում նկատելիորեն փոքրանում է ազատ տարածության մեջ ալիքի երկարության համեմատ։

$\chi \left(\frac{1}{{\chi }_0}\right)=\sqrt{2}*\sqrt{{\epsilon }_a}\left(\frac{1}{\sigma \left(\frac{1}{\omega }\right)}\right)<<1$:

Մետաղում հարթ էլեկտրամագնիսակն ալիքի փուլային արագությունը բավականին նվազում է ։

Ինչպես հայտնի է , էլեկտրամագնիասական ալիքի ամպլիտուդը կորուստներով միջավայրում նվազում է $e^{-\alpha z}$ օրենքով ։

d տարածահատվածը, ուր էլեկտրամագնիսական ալիքի ամպլիտուդը նվազում է e անգամ նրա սկզբնականմակարդակի համեմատ, կոչվում է ներխուժման խորություն կամ մակերեսային շերտի խորություն։

$\alpha *d=1$ $d=\left(\frac{1}{\alpha }\right)=\chi \left(\frac{1}{\pi *2}\right)$

Կարելի է ասել , որ մետաղանման այն միջավայրը , ուր դաշտը մարում է մեկ ալիքի երկարությունից փոքր խորության վրա :Մակերեսային շերտի խորությունը կարելի է հաշվարկել.

$d=\sqrt{2\left(\frac{1}{\omega \sigma {\mu }_a}\right)}$

այսինքն էլեկտրամագնիսակն ալիքների մետաղ ներխուժելու խորությունը նվազում է հաճախականության և տեսակարար ծավալային հաղորդականության աճի հետ։ Այս երևույթը կոչվում է սքին էֆեկտ , կամ մակերեսային էֆեկտ։