162
Глава 6.
6.4. Распространение токов растекания в пресной и морской воде
Квазистатическим полем токов растекания считается случай, когда длина электромагнитной волны соизмерима с расстоянием от приемника до источника либо превышает его. С точки зрения эфиродинамики это зона, в которой электромагнитная волна продолжает подпитываться от источника. Поэтому затухание амплитуды с увеличением расстояния здесь зависит только от геометрии и мало зависит от свойств среды и частоты тока. При этом длина волны вовсе не обязательно соизмерима с расстоянием от источника.
Очевидно, что при использовании диполя с сосредоточенными параметрами основная мощность излучения затрачивается на ближнюю зону. В полупроводящей и полностью проводящей среде эту зону можно искусственно исключить, установив между электродами пластину из изоляционного материала и перераспределив тем самым ток в дальнюю зону (рис. 6.10), существенно увеличив дальность распространения токов рассеяния.
Рис. 6.10. Квазистатическое излучение тока диполем с сосредоточенными параметрами: а — без изолирующей перегородки; б — с изолирующей перегородкой между электродами
диполя; в этом случае мощность перераспределяется в дальнюю зону
Фактически в этом случае происходит как бы увеличение расстояния между электродами, что и способствует увеличению плот-
Электромагнитное поле
163
ности тока на больших расстояниях. В то же время для генератора, работающего на электроды через относительно короткие кабели, создаются оптимальные условия. Поэтому в морских условиях при создании береговых станций излучения электрических волн наилучшим видом расположения будет территория на возможно более узком перешейке полуострова, имеющего возможно большую длину береговой линии.
С точки зрения минимизации потерь мощности излучения требуется также обратить внимание на потери мощности вблизи излучающих электродов.
Следует помнить, что потери энергии в ближней зоне прямо зависят от площади электродов, поскольку сопротивление слоя среды вблизи электрода и соответственно выделяемая в его окрестности тепловая мощность пропорциональны площади, как это и следует из обычного закона Ома (рис. 6.11). Поэтому для уменьшения потерь в ближней зоне целесообразно по возможности максимально увеличивать площадь электродов.
В дополнение целесообразно напомнить, что для морской воды, являющейся типично полупроводящей средой, проводимость находится в пределах 1–10 Ом–1·м–1 . Это означает, что на всех частотах, меньших 800 мГц, преобладающей будет не реактивная, а активная составляющая, т.е. на всех меньших частотах среда является обычным резисторным проводником, практически безо всякой реактивной (емкостной) составляющей.
Наконец, не следует забывать, что затухание сигнала в глубь воды происходит по экспоненциальному закону, что было проверено автором. Это вполне соответствует закону распространения электромагнитной волны в соответствии с уравнениями
Максвелла, а именно:
Рис. 6.11. Зависимость падения напряжения вблизи электрода от площади поверхности электрода при излучении тока в полупроводящую среду. График соответствует потерям электрического напряжения вблизи электрода шаровой формы
