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點電荷電場場強最大的地方

生活 更新时间:2024-10-17 14:27:52

點電荷電場場強最大的地方(無線電基礎理論探讨)1

圖中,小圓圈中一個S形狀的圖标為交變電源。

圖中,O為點電荷中心,R為點電荷半徑,P為點電荷球表面上的一點,A、B、C為置于交變點電荷電場輻射線上的直線導體,F假設為距離點電荷無窮遠處的一點(實際上不存在,隻是為了表述方便)。

交變點電荷的電荷量為Q=C*A*sin(ωt α),交流信号源交變規律為正玄波,頻率為3Mhz,波長λ=AC=100米,半波長λ/2=AB=BC=50米,振幅A=1000V;光速為300000km/s,一個波長周期為1/3微秒。

圖中,紅色正方形裡的數字表示交變點電荷庫倫力場傳播的順序,1為最早出發,5為最晚出發。

上圖中的紅色正玄波圖形,不是交變庫倫力的實際圖形,也不是交變庫倫力的傳播路徑和方向,而是垂直方向表示某一時刻的交變庫倫力的大小和方向,在ABC線上方的圖形,表示交變庫倫力的方向是從交變點電荷O經過ABC各點到F點,在ABC線下方的圖形,表示交變庫倫力的方向是從F經過CBA各點到交變點電荷O點,圖形的形狀符合正玄波規律。

重磅結論:交變點電荷周圍沒有電場,所謂的點電荷電場實際上是庫倫力場,更沒有交變電場産生的交變磁場。進而推論:宇宙空間沒有任何交變電場,所謂的交變電場實際上是交變電荷的交變庫倫力場,更沒有交變電場産生的交變磁場,也沒有無線電波,所謂的無線電波,實際上是交變庫侖力場。但為了便于理解和表述,本文借用經典物理理論的電場、無線電波。在本文中,電場與庫侖力場是等效的。

本文應用經典物理中【電荷同性相吸,異性相斥的現象和結論,産生庫侖力的本質目前未知,待将來有識之士破解】

在上圖中,交變點電荷産生交變庫倫力場(電場),交變庫倫力場(電場)的傳播路徑為從O(實際為P)經過A、B、C到F,交變點電荷産生的交變庫倫力場(電場)各向同性,也就是交變點電荷球表面上的任意一點都同時産生交變庫倫力場(電場),交變庫倫力場(電場)的傳播路徑為球表面的法線方向,交變庫倫力場(電場)的方向以正玄波的頻率從O指向F或從F指向O交替變化。

交變庫倫力場(電場)的大小就是對置于場中的電荷的作用力的大小。交變庫倫力場強度(電場強度)的大小就是對置于場中的單位電荷的作用力的大小。

交變點電荷對置于交變庫倫力場中的交變電荷有力的作用:

庫倫力F=C*A*sin(ωt α)×q/(4πr²ε),C*A*sin(ωt α)為交變點電荷總電量,q為置于場中的實驗電荷電量,r為電荷之間的距離,ε為介質常數(介質常數為介質結構阻礙電子或質子運動的能力)。

庫倫力場強度(電場強度)E=F/q=【C*A*sin(ωt α)×q/(4πr²ε)】/q=C*A*sin(ωt α)/(4πr²ε)

公式的本質含義是:交變點電荷産生的交變庫侖力場,均勻分布于以任意r為半徑的任意球表面,球面上任意一點交變庫倫力場強度(電場強度)與交變點電荷點量成正比,與r的平方成反比,與介電常數成反比。

P點的庫倫力場強度(電場強度)Ep=C*A*sin(ωtp α)/(4πLop²ε)[Lop為從O到P點的距離,下同,不再贅述]

A點的庫倫力場強度(電場強度)Ea=C*A*sin(ωta α)/(4πLoa²ε)

B點的庫倫力場強度(電場強度)Eb=C*A*sin(ωtb α)/(4πLob²ε)

C點的庫倫力場強度(電場強度)Ec=C*A*sin(ωtc α)/(4πLoc²ε)

F點的庫倫力場強度(電場強度)Ef=C*A*sin(ωtf α)/(4πLof²ε)=Q/(4π∞²ε)=0(∞為無窮大)

以上公式中的tp、ta、tb、tc、tf為庫倫力場到達各點的時刻。

交變點電荷庫倫力場強度(電場強度)的大小,就是交變點電荷吸引或排斥場中電荷的能力,強度越大,吸引或排斥場中電荷的能力就越大。

重磅結論:

當把導體ABC置于交變點電荷庫倫力場中時,在正玄波正半周(正玄波圖像上半部分)期間,根據同性相吸,異性相斥現象,帶正電量的點電荷排斥導體内的所有原子核(質子)逆向交變點電荷移動或具有移動的趨勢,吸引導體内的所有電子向交變點電荷移動,電荷的運動數量符合正玄波正半周規律;在正玄波負半周(正玄波圖像下半部分)期間,根據同性相吸,異性相斥現象,帶負電量的點電荷吸引導體内的所有原子核(質子)逆向交變點電荷移動或具有移動的趨勢,排斥導體内的所有電子逆向交變點電荷移動。

由于電場以光速傳播,因此,在一個正玄波周期内,長度為一個電源波長的導體ABC各點的電荷分布不會同時變化,而是以光速逐漸變化,在導體上形成一個完整的正玄波電荷分布。

假設在t0時刻閉合交變點電荷電源開關(忽略庫侖力從O到A點的傳播時間,不影響分析):

在t0時刻,交變點電荷在A點處的庫侖引力為0,導體ABC各點都沒有受到庫侖力影響,各處電荷受力均為0,導體中的電子處于平衡狀态。

在t1時刻,在交變點電荷庫侖力的推動下,交變點電荷産生的庫侖力為正玄波負半周的下降段,即從紅框1到紅框2的部分,已經傳播到了A點到B點的中間部位。此時,在紅框1處的電荷為0,庫侖力為0,紅框2處的電子最多,庫侖力最強(排斥電子的庫侖力),導體中其餘部位電荷處于平衡狀态,沒有庫侖力。

在t2時刻,在交變點電荷庫侖力的推動下,交變點電荷産生的庫侖力為正玄波負半周的上升段,即從紅框2到紅框3的部分,已經傳播到了B點。此時,在紅框2處的電子最多,庫侖力最強,紅框3處的電荷為0,庫侖力為0。此時,紅框1已經傳播到了B點,紅框1到紅框2之間的庫侖力與t1時刻相同,導體中其餘部位電荷處于平衡狀态,沒有庫侖力。

在t3時刻,在交變點電荷庫侖力的推動下,交變點電荷産生的庫侖力為正玄波正半周的上升段,即從紅框3到紅框4的部分,已經傳播到了B點到C點的中間部位。此時,在紅框3處的電子為0,庫侖力為0,紅框4處的電子最少(質子最多),庫侖力最強(吸引電子的庫侖力)。此時,紅框1已經傳播到了B點到C點的中間部位,紅框1到紅框3之間的庫侖力與t2時刻相同,導體中其餘部位電荷處于平衡狀态,沒有庫侖力。

在t4時刻,在交變點電荷庫侖力的推動下,交變點電荷産生的庫侖力為正玄波正半周的下降段,即從紅框4到紅框5的部分,已經傳播到了A點到B點的中間部位。此時,在紅框4處的電子最少(質子最多),庫侖力最強,紅框5處的電子為0,庫侖力為0。此時,紅框1已經傳播到了C點,紅框1到紅框4之間的庫侖力與t3時刻相同,導體右邊其餘任何部位的電荷處于平衡狀态,沒有庫侖力。

此時,交變點電荷的庫侖力經過一個正玄波周期,即1/3微秒的時間,走過了正玄波波長的距離,即100米,産生的正玄波規律分布的電荷正好占據了導體ABC的全部位置。A到B之間分布着沒有電子的質子,消失的電子是被交變點電荷的負半周庫侖力排斥到了B到C之間,B到C之間分布着大量被排斥過來的電子。

在下一個正玄波周期,A到B到C重複之前的電荷變化,原來A到B到C的電荷繼續作用于其後的位置,産生周期重複的正玄波電荷分布。

如果這時,把ABC從B處截斷,接入一個無線電接收裝置,就構成了最簡單的無線電通信系統,但是,要使通信系統正常工作,導體ABC的長度必須縮短為波長的一半,即AB=BC=25米,也就是半波振子天線。這樣的無線通信系統是純正的縱波無線電。

在這個過程中,導體内有了電荷的移動,說明有外部力量對電子做了功,那麼,點電荷損失能量嗎?肯定損失能量!當點電荷排斥負電荷時,負電荷同樣排斥正電荷,這樣,點電荷周圍的電子在排斥力的作用下,向點電荷内部移動,這時,在庫倫力場的作用下點電荷表面就出現了庫倫力場不平衡,就會有其他電荷移動到庫侖力低的這一點,在點電荷裡,庫侖力最強的是位于點電荷中央的電源,所以移動的電荷就由電源提供,因而電源時時刻刻的在補充點電荷損失的能量。

下一節繼續分析:

無線電基礎理論探讨:四、實用無線電電場分析-橫波無線電通信

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