да, в котором ток направлен за чертёж; вокруг этого элемента провода магнитные силовые линии будут направлены по направлению движения стрелки часов. Кружок с точкой внутри обозначает сечение элемента провода, в котором ток направлен от чертежа к нам; магнитные силовые линии будут направлены против часовой стрелки.

На этом же рисунке пунктирными линиями показано расположение электрических силовых линий, выходящих из элемента провода, заряженного положительно, и входящих в элемент провода, заряженный отрицательно. Самая короткая из электрических силовых линий - прямая; она на рис. 3a.VI нанесена для разных точек линии. В любой точке пространства электрические силовые линии перпендикулярны магнитным.

Пространственную картину расположения электрических и магнитных силовых линий в любой момент времени нетрудно себе представить, проведя мысленно через каждый элемент линии, перпендикулярно ей, ряд плоскостей, в которых электрические и магнитные силовые линии будут распределены подобно тому, как изображено на рис. 36.VI.

Напряжение, порождающее электрическое поле, и ток, создающий магнитное поле, совпадают по фазе в любом элементе линии; следовательно, поля - электрическое и магнитное - будут тоже находиться в фазе в любой точке пространства, окружающего линию.

Итак, в случае питания идеальной линии, нагруженной сопротивлением, равным р, генератором, дающим изменяющееся по гармоническому закону напряжение, электрическое и магнитное поля будут периодически повторяться во времени в окружающем провода пространстве.

Распространение периодических изменений электрического и магнитного полей вдоль линии называется электромагнитной волной.

Физически правильно считать, что передача электрической энергии с помощью линии всегда представляет собой перенос энергии в форме энергии электрического и магнитного полей волны, распространяющейся со скоростью, приближённо равной скорости света, а провода рассматривать только как систему, направляющую распространение электромагнитной волны.

Величина плотности энергии, переносимой электромагнитной волной через 1 поверхности, перпендикулярной к направлеН11Ю распространения волны (т. е. количество энергии, переносимой волной через \ в \ сек), равна

У = £А(). (7.VI)

где Eg и Я- эффективные эначения напряжённостей электрического и магнитного полей. 212

При этом величина У является вектором, направлеиным в сто- рону движения электромагнитной волны. Направление вектора У определяется, согласно следующему правилу: вектор У направлен в ту сторону, куда перемещается штопор с правой резьбой, если вращать его ручку по кратчайшему расстоянию от электрического вектора к магнитному, как показано на рис. 4А1.

Вектор У всегда перпендикулярен векторам Е я Н к направлен в сторону движения волны.

Выражение (7.VI) принято называть вектором Умова-Пойнтинга.

Так как в рационализированной системе единиц напряжённость магнитного поля определяется через напряжённость электрИчеокого поля, согласно равенству

то величину вектора Умова-Пойнтин-га можно вычислять по формуле д р р

/вт \ т\ определения направления

120 я

(вт \ /п1/т\ ДЛЯ определения направлен - \ . (9.VI) вектора Умова-Пойтиига

Покажем в качестве примера применение вектора У сначала для объяснения процесса передачи электрической энергии постоянным током, а затем переменным.

Процесс передачи энергии постоянным током с помощью идеальной линии принято понимать следующим образом. В цепи, составленной из источника тока, линии и нагрузки (в виде активного сопротивления), под влиянием приложенного к ней напряжения возникает движение свободных электронов, т. е, в цепи появляется электрический ток. В окружающем провода пространстве образуется электрическое и магнитное поля. На рис. 5a.VI показано направление векторов электрического и магнитного полей. J<;aK показывают построения, согласно правилу штопора, вектор У во всех точках направлен от источника к нагрузке. В идеа-лизированном случае, когда погонное сопротивление линии равно нулю, вектор Е перпеидккуляр-н к оси провода, вектор направлен по касательной к магнитной силовой линии, а вектор У направлен параллельно проводам в сторону от источника к нагрузке.

В этом случае электромагнитная волна распространяется вдоль линии и, достигая конца последней, поглощается нагрузкой; переносимая волной энергия преобразовывается в нагрузочном активном сопротивлении в тепловую энергию.

Процесс передачи энергии постоянным током с помощью реальной линии происходит аналогично описанному, но ввиду

торможения , испытываемого электрическими силовыми линиями, опиоающчмися па провода, они искривляются, как показано на рис. 56.VI. Вектор напряжённости электрического поля Е, показанный на рисунке для одгюй точки, составляет некоторый угол с плоскостью, перпендикулярной оси линии (для идеальной линии он лежал этой плоскости). Вектор Е можно разложить на два вектора. Ei - перпендикулярный оси линии и вектор Е2 - па-

-41 W

Рис. 5.VI. К объяснению сущ юсти процесса передачи энергии постоянным током а) вдоль идеальной линии, б) вдоль реальной линии

раллельный ей. Вследствие наличия в линии потерь имеет место падение напряжения, которое и сказывается в появлении слагающей £2, параллельной линии. Слагающая Е2 совместно с напряжённостью Н магнитного поля вызывает наличие вектора Уз, перпендикулярного к линии, а слагающая Ei с напряжённостью И магнитного поля вызывает на личие составляющей вектора У и параллельного линии. Вектор Уг характеризует энергию, теряемую внутри проводов линии в виде тепла (энергию, затрачиваемую на продвижение свободных электронов внутри металла), а 214