الفيزياء · المسرد

ما معنى التقريبان شبه المستقرين؟

تعريف 11.12 الفيزياء الجامعية — السنة الثانية · الفصل 11 — معادلات ماكسويل

تكون جملة حجمها LL مقودة عند التواتر ff شبه مستقرة حين Lλ=c/fL \ll \lambda = c/f: أي إن الزمن L/cL/c الذي تحتاجه المجالات لعبورها مهمَل بالقياس إلى الدور، و«ترى» كل نقاطها المنابع في اللحظة نفسها. وتُستعمل نهايتان:

  • النظام شبه المستقر المغناطيسي (أي الدارات ذات التيارات، والوشائع، والمحوّلات، والتحريض): إذ يُسقَط تيار الإزاحة من قانون أمبير، curlB=μ0j\operatorname{\vect{curl}}\vect B = \mu_0\vect j (ومنه divj=0\operatorname{div}\vect j = 0 وتجري التيارات في دارات مغلقة)، بينما يُحفَظ قانون فاراداي كاملًا؛
  • النظام شبه المستقر الكهربائي (أي مكثف يُشحن): إذ يُسقَط حدّ فاراداي، ويكون E\vect E المجالَ الكهرسكوني للشحن اللحظية، بينما يُحفَظ تيار الإزاحة لإيجاد B\vect B.
الحجم بدلالة التواتر: فدون الخط L = /10 (المقطَّع) يكون الجهاز شبه مستقر وتصحّ قوانين الدارات؛ وبجوار L = وفوقه تنتشر المجالات، ويشعّ الجهاز.
الحجم بدلالة التواتر: فدون الخط L=λ/10L = \lambda/10 (المقطَّع) يكون الجهاز شبه مستقر وتصحّ قوانين الدارات؛ وبجوار L=λL = \lambda وفوقه تنتشر المجالات، ويشعّ الجهاز.

أمثلة

مثال 11.13 (الدارات والهوائيات)

دارة الشبكة عند 50Hz50\,\mathrm{Hz} (λ=6000km\lambda = 6000\,\mathrm{km}) شبه مستقرة حتى حجم بلد — ولهذا تعمل قوانين كيرشهوف والمحوّل. ودارة حجمها 10cm10\,\mathrm{cm} شبه مستقرة حتى نحو 100MHz100\,\mathrm{MHz}؛ وعند 1GHz1\,\mathrm{GHz} (λ=30cm\lambda = 30\,\mathrm{cm}) تصير أسلاكها هوائيات، وتختلف التيارات على امتداد السلك، وتشعّ الدارة: وهو ميدان الفصل 17 وتصميم الموجات الصغرية، حيث يكون مسار على لوحة خطَّ نقل.

اقرأ في الفصل ←