Propagación de ondas EM a través de antena

Es porque la radiación siempre se hace acelerando la carga, y la aceleración máxima de una carga que se mueve con amplitud$a$a frecuencia angular$\omega$es$a\,\omega^2$.

JJ Thomson y Edward Purcell nos dieron esta descripción maravillosamente elegante: imaginamos una carga estacionaria, cuya distribución de línea de campo eléctrico de equilibrio son las líneas radiales fuera de los círculos en esta imagen. (Thomson pensó en la visualización, Purcell la usó sola en su muy original derivación de la fórmula de radiación de Larmor ).

Ahora la carga comienza a moverse uniformemente de repente, haciendo que su distribución de línea de campo de estado estacionario se vea como el campo dentro de los círculos en la imagen de arriba. Pero los cambios en el campo solo pueden propagarse hacia afuera a una velocidad máxima de$c$(relatividad especial), y debido a que las líneas de campo no pueden romperse (dado que no hay carga en el diagrama aparte de la acelerada, y la ley de Gauss nos dice que las líneas solo pueden terminar en una carga), debemos tener una configuración como esa en el diagrama donde hay una región de transición entre los dos círculos donde el campo E se dobla no radialmente para vincular las dos configuraciones de estado estable. Esta torcedura que corre hacia el exterior es la radiación, y no es difícil ver que, no solo la aceleración de la carga es suficiente para la radiación, sino que también es necesaria, ya que, si todas las cargas se mueven uniformemente, las líneas de campo asumirán un estado estable. forma y no puede irradiar ver mi respuesta aquí para más detalles .

Así que ahora, para generar radiación, necesitamos cargas aceleradas. Cuanto más los aceleres, más radiación recibimos. La potencia de radiación varía con el cuadrado de la aceleración; de hecho, puede interpretar el diagrama y el argumento de Purcell cuantitativamente como lo hizo Purcell y derivar la fórmula de Larmor . Ver:

Daniel V. Schroeder, Departamento de Física, Weber State University, "Purcell Simplified, or Magnetism, Radiation and Relativity", Charla presentada en la Reunión de Invierno de 1999 de la Asociación Estadounidense de Profesores de Física

La aceleración máxima de una carga que se mueve con amplitud$a$a frecuencia angular$\omega$es$a\,\omega^2$. Ahora debería ser obvio por qué se necesita alta frecuencia para la radiación.

Además, dos conductores mantenidos estrechamente paralelos soportan una corriente alta y acelerada, pero tal que los movimientos de las cargas en los dos conductores son opuestos y no irradian mucho. Esto se conoce como blindaje. Lo que sucede es que cada conductor irradia como el anterior, pero el otro actúa como una antena receptora para reabsorber la radiación a través de la acción del campo eléctrico dinámico sobre su carga de regreso al circuito.