点电荷电场场强最大的地方(无线电基础理论探讨)

点电荷电场场强最大的地方(无线电基础理论探讨)(1)

图中,小圆圈中一个S形状的图标为交变电源。

图中,O为点电荷中心,R为点电荷半径,P为点电荷球表面上的一点,A、B、C为置于交变点电荷电场辐射线上的直线导体,F假设为距离点电荷无穷远处的一点(实际上不存在,只是为了表述方便)。

交变点电荷的电荷量为Q=C*A*sin(ωt α),交流信号源交变规律为正玄波,频率为3Mhz,波长λ=AC=100米,半波长λ/2=AB=BC=50米,振幅A=1000V;光速为300000km/s,一个波长周期为1/3微秒。

图中,红色正方形里的数字表示交变点电荷库伦力场传播的顺序,1为最早出发,5为最晚出发。

上图中的红色正玄波图形,不是交变库伦力的实际图形,也不是交变库伦力的传播路径和方向,而是垂直方向表示某一时刻的交变库伦力的大小和方向,在ABC线上方的图形,表示交变库伦力的方向是从交变点电荷O经过ABC各点到F点,在ABC线下方的图形,表示交变库伦力的方向是从F经过CBA各点到交变点电荷O点,图形的形状符合正玄波规律。

重磅结论:交变点电荷周围没有电场,所谓的点电荷电场实际上是库伦力场,更没有交变电场产生的交变磁场。进而推论:宇宙空间没有任何交变电场,所谓的交变电场实际上是交变电荷的交变库伦力场,更没有交变电场产生的交变磁场,也没有无线电波,所谓的无线电波,实际上是交变库仑力场。但为了便于理解和表述,本文借用经典物理理论的电场、无线电波。在本文中,电场与库仑力场是等效的。

本文应用经典物理中【电荷同性相吸,异性相斥的现象和结论,产生库仑力的本质目前未知,待将来有识之士破解】

在上图中,交变点电荷产生交变库伦力场(电场),交变库伦力场(电场)的传播路径为从O(实际为P)经过A、B、C到F,交变点电荷产生的交变库伦力场(电场)各向同性,也就是交变点电荷球表面上的任意一点都同时产生交变库伦力场(电场),交变库伦力场(电场)的传播路径为球表面的法线方向,交变库伦力场(电场)的方向以正玄波的频率从O指向F或从F指向O交替变化。

交变库伦力场(电场)的大小就是对置于场中的电荷的作用力的大小。交变库伦力场强度(电场强度)的大小就是对置于场中的单位电荷的作用力的大小。

交变点电荷对置于交变库伦力场中的交变电荷有力的作用:

库伦力F=C*A*sin(ωt α)×q/(4πr²ε),C*A*sin(ωt α)为交变点电荷总电量,q为置于场中的实验电荷电量,r为电荷之间的距离,ε为介质常数(介质常数为介质结构阻碍电子或质子运动的能力)。

库伦力场强度(电场强度)E=F/q=【C*A*sin(ωt α)×q/(4πr²ε)】/q=C*A*sin(ωt α)/(4πr²ε)

公式的本质含义是:交变点电荷产生的交变库仑力场,均匀分布于以任意r为半径的任意球表面,球面上任意一点交变库伦力场强度(电场强度)与交变点电荷点量成正比,与r的平方成反比,与介电常数成反比。

P点的库伦力场强度(电场强度)Ep=C*A*sin(ωtp α)/(4πLop²ε)[Lop为从O到P点的距离,下同,不再赘述]

A点的库伦力场强度(电场强度)Ea=C*A*sin(ωta α)/(4πLoa²ε)

B点的库伦力场强度(电场强度)Eb=C*A*sin(ωtb α)/(4πLob²ε)

C点的库伦力场强度(电场强度)Ec=C*A*sin(ωtc α)/(4πLoc²ε)

F点的库伦力场强度(电场强度)Ef=C*A*sin(ωtf α)/(4πLof²ε)=Q/(4π∞²ε)=0(∞为无穷大)

以上公式中的tp、ta、tb、tc、tf为库伦力场到达各点的时刻。

交变点电荷库伦力场强度(电场强度)的大小,就是交变点电荷吸引或排斥场中电荷的能力,强度越大,吸引或排斥场中电荷的能力就越大。

重磅结论:

当把导体ABC置于交变点电荷库伦力场中时,在正玄波正半周(正玄波图像上半部分)期间,根据同性相吸,异性相斥现象,带正电量的点电荷排斥导体内的所有原子核(质子)逆向交变点电荷移动或具有移动的趋势,吸引导体内的所有电子向交变点电荷移动,电荷的运动数量符合正玄波正半周规律;在正玄波负半周(正玄波图像下半部分)期间,根据同性相吸,异性相斥现象,带负电量的点电荷吸引导体内的所有原子核(质子)逆向交变点电荷移动或具有移动的趋势,排斥导体内的所有电子逆向交变点电荷移动。

由于电场以光速传播,因此,在一个正玄波周期内,长度为一个电源波长的导体ABC各点的电荷分布不会同时变化,而是以光速逐渐变化,在导体上形成一个完整的正玄波电荷分布。

假设在t0时刻闭合交变点电荷电源开关(忽略库仑力从O到A点的传播时间,不影响分析):

在t0时刻,交变点电荷在A点处的库仑引力为0,导体ABC各点都没有受到库仑力影响,各处电荷受力均为0,导体中的电子处于平衡状态。

在t1时刻,在交变点电荷库仑力的推动下,交变点电荷产生的库仑力为正玄波负半周的下降段,即从红框1到红框2的部分,已经传播到了A点到B点的中间部位。此时,在红框1处的电荷为0,库仑力为0,红框2处的电子最多,库仑力最强(排斥电子的库仑力),导体中其余部位电荷处于平衡状态,没有库仑力。

在t2时刻,在交变点电荷库仑力的推动下,交变点电荷产生的库仑力为正玄波负半周的上升段,即从红框2到红框3的部分,已经传播到了B点。此时,在红框2处的电子最多,库仑力最强,红框3处的电荷为0,库仑力为0。此时,红框1已经传播到了B点,红框1到红框2之间的库仑力与t1时刻相同,导体中其余部位电荷处于平衡状态,没有库仑力。

在t3时刻,在交变点电荷库仑力的推动下,交变点电荷产生的库仑力为正玄波正半周的上升段,即从红框3到红框4的部分,已经传播到了B点到C点的中间部位。此时,在红框3处的电子为0,库仑力为0,红框4处的电子最少(质子最多),库仑力最强(吸引电子的库仑力)。此时,红框1已经传播到了B点到C点的中间部位,红框1到红框3之间的库仑力与t2时刻相同,导体中其余部位电荷处于平衡状态,没有库仑力。

在t4时刻,在交变点电荷库仑力的推动下,交变点电荷产生的库仑力为正玄波正半周的下降段,即从红框4到红框5的部分,已经传播到了A点到B点的中间部位。此时,在红框4处的电子最少(质子最多),库仑力最强,红框5处的电子为0,库仑力为0。此时,红框1已经传播到了C点,红框1到红框4之间的库仑力与t3时刻相同,导体右边其余任何部位的电荷处于平衡状态,没有库仑力。

此时,交变点电荷的库仑力经过一个正玄波周期,即1/3微秒的时间,走过了正玄波波长的距离,即100米,产生的正玄波规律分布的电荷正好占据了导体ABC的全部位置。A到B之间分布着没有电子的质子,消失的电子是被交变点电荷的负半周库仑力排斥到了B到C之间,B到C之间分布着大量被排斥过来的电子。

在下一个正玄波周期,A到B到C重复之前的电荷变化,原来A到B到C的电荷继续作用于其后的位置,产生周期重复的正玄波电荷分布。

如果这时,把ABC从B处截断,接入一个无线电接收装置,就构成了最简单的无线电通信系统,但是,要使通信系统正常工作,导体ABC的长度必须缩短为波长的一半,即AB=BC=25米,也就是半波振子天线。这样的无线通信系统是纯正的纵波无线电。

在这个过程中,导体内有了电荷的移动,说明有外部力量对电子做了功,那么,点电荷损失能量吗?肯定损失能量!当点电荷排斥负电荷时,负电荷同样排斥正电荷,这样,点电荷周围的电子在排斥力的作用下,向点电荷内部移动,这时,在库伦力场的作用下点电荷表面就出现了库伦力场不平衡,就会有其他电荷移动到库仑力低的这一点,在点电荷里,库仑力最强的是位于点电荷中央的电源,所以移动的电荷就由电源提供,因而电源时时刻刻的在补充点电荷损失的能量。

下一节继续分析:

无线电基础理论探讨:四、实用无线电电场分析-横波无线电通信

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