Như trên đã nói, việc kích thích ống dẫn sóng cũng như việc rút năng lượng ra
khỏi ống có thể được thực hiện bởi lỗ hở trên thành ống. Lỗ hở này thường có dạng một
khe hẹp. Tất nhiên không phải khe nào trên ống dẫn sóng cũng cho phép kích thích
trường hoặc rút năng lượng ra một cách hiệu quả. Cũng giống như khi kích thích ống dẫn
sóng bởi dây dẫn, khe hở cần có hướng nhất định so với các đường sức của trường.
Để quyết định các biện pháp kích thích trường qua khe hở, một lần nữa ta lại
áp dụng nguyên lý tương hỗ.
Theo nguyên lý này, nếu khe bức xạ có hiệu quả từ ống dẫn sóng với kiểu
trường nào đó vào không gian thì nó cũng có thể dùng kích thích kiểu trường tương tự
như vậy trong ống dẫn sóng.
Chúng ta sẽ lưu ý sau đây hai trường hợp:
Khe được cắt song song với các đường sức dòng điện trên thành ống (hình 2.19a)
Khe được cắt vuông góc với các đường sức dòng điện (hình 2.19b).
a) Khe không bức xạ b) Khe bức xạ
Hình 2.19 Khe trên mặt dẫn điện
Dễ dàng thấy rằng, trong trường hộp thứ nhất khe hầu như không làm gián
2.19a). Vì vậy trường điện từ trong ống dẫn sóng sẽ không khác gì với trường của ống
dẫn sóng bình thường. Điều này chứng tỏ không có bức xạ sóng điện từ qua khe hở như
vậy.
Trong trường hợp thứ hai, khe sẽ làm biến dạng mạnh trường ở trong ống vì nó
làm gián đoạn các đường sức dòng điện. Bây giờ có thể coi ở các mép khe hình như được
tích tụ các điện tích trái dấu nhau.Các điện tích này sẽ gây ra điện trường trong khe với
cường độ mạnh (hình 2.19b).
Dưới ảnh hưởng của điện áp được hình thành trong khe sẽ có dòng điện chảy
theo mặt ngoài ống dẫn sóng. Các dòng điện này sẽ tạo ra trường điện từ trong không gian ngoài.
Như vậy, để lấy năng lượng của trường ra khỏi ống dẫn sóng hoặc để kích thích trường trong ống dẫn sóng, cần cắt khe vuông góc với các đường sức dòng điện
(dọc theo các đường sức từ trường ). Khi kích thích khe bằng nguồn ngoài, đường sức
điện trường trên khe phải liên tục với đường sức dòng điện.
Hình 2.20 vẽ ống dẫn sóng chữ nhật với sóng TE10 ; trên thành ống được cắt
các kiểu khe khác nhau. Theo những điều đã trình bày ở trên có thể xác nhận rằng khe 1,
2 sẽ không bức xạ sóng điện từ ra khỏi ống dẫn sóng, trong khi đó các khe 3, 4, 5 sẽ trở
thành các nguồn bức xạ hiệu quả.
Hình 2.21 vẽ khe bức xạ 1 và khe không bức xạ 2 trong ống dẫn sóng tròn có sóng TM01.
Khi kích thích ống dẫn sóng bằng khe, trong ống dẫn sóng cũng sẽ xuất hiện
nhiều kiểu trường khác nhau. Nhưng nếu sóng được kích thích có tần số tới hạn thấp nhất
và kích thước ngang của ống được chọn một cách hợp lý thì có thể làm cho các kiểu trường khác trở thành trường suy giảm.
Hình 2.21 Khe bức xạ (1) và khe không bức xạ (2) trên thành ống dẫn sóng tròn với sóng TM01. 2 1 Hình 2.20 Khe không bức xạ (1, 2) và khe bức xạ (3, 4 ,5) trên thành ống dẫn sóng chữ nhật có sóng TE10. 1 2 5 3 4
Phần 3: KẾT LUẬN.
Vật lý là một môn khoa học thực nghiệm nghiên cứu những hiện tượng xảy ra
trong tự nhiên. Vật lý có những ứng dụng rất lớn trong lĩnh vực khoa học kĩ thuật liên
quan đến cuộc sống của chúng ta. Vật lý là một ngành khoa học cơ bản giữ vai trò then chốt đối với sự ra đời của các thiết bị kỹ thuật. Khoa học vật lý càng phát triển thì nền khoa học kỹ thuật cũng phát triển theo và tất yếu là các thiết bị kỹ thuật phục vụ cho con người cũng phát triển.
Ngày nay, làn sóng phát triển mạnh mẽ và nhanh chóng của khoa học kĩ thuật đã thu hút mãnh liệt mọi lớp người đặc biệt là thế hệ trẻ… Tạo niềm say mê hứng thú học
tập tích lũy kiến thức để tiếp nhận được các thành tựu khoa học kĩ thuật mới nhất đang được sáng tạo hàng ngày, hàng giờ, để hòa mình vào làn sóng phát triển khoa học kĩ thuật
của thế kỉ XXI.
Đề tài này đã trình bày khá đầy đủ cơ sở lý thuyết cơ bản về trường điện từ và
ống dẫn sóng:
- Trường điện từ, thể thống nhất của hai trường lực là điện trường và từ trường, là dạng vật chất đặc biệt, phân bố liên tục trong không gian dưới dạng sóng - hạt. Lý
thuyết trường điện từ là cơ sở để tìm hiểu các vấn đề thuộc về điện và từ.
- Ống dẫn sóng là một ống thành kim loại có độ dẫn cao sao cho sự truyền
sóng trong ống có thể xem như bằng cách phản xạ nhiều lần ở những điểm đối diện trên thành trong của ống với đường truyền sóng là những đường gãy khúc. Do cấu trúc đơn giản và tổn hao năng lượng bé, ống dẫn sóng được áp dụng rộng rãi trong các thiết bị siêu cao tần. Để sóng điện từ trong ống dẫn sóng không bị suy giảm đáng kể sau nhiều lần
phản xạ và giao thoa, tần số sóng phải lớn hơn một giới hạn nào đó gọi là tần số tới hạn.
Tần số tới hạn phụ thuộc vào dạng, kích thước của ống dẫn sóng. Tiết diện của ống dẫn
sóng càng bé thì tần số tới hạn càng cao. Do đó để kích thước ống dẫn sóng không quá
lớn, tần số sóng truyền trong ống dẫn sóng phải lớn, thường không thấp hơn 109 Hz. Tìm hiểu về trường điện từ và ống dẫn sóng giúp tôi mở rộng kiến thức và hiểu sâu hơn về bản chất của trường điện từ và ứng dụng của nó trong kĩ thuật và đời
sống. Đồng thời việc nghiên cứu này ít ra sẽ giúp cho tôi giảng dạy tốt về chuyên đề
Tài liệu tham khảo
1. Ngô Nhật Ảnh : Trường điện từ – NXB ĐHQG
Trương Trọng Tuấn Mỹ TP.Hồ Chí Minh – 2000. 2. Hồ Hữu Hậu : Giáo trình điện động lực học – Bộ môn vật lý
ĐH Cần Thơ – 2005
3. L.D. Golstein : Trường và sóng điện từ – tập 2 – NXB ĐH
N.V. Zernop và TH chuyên nghiệp – 1982 4. Lâm Hồng Thạch : Trường điện từ – NXB GD – 2006
Nguyễn Khuyến
5. Nguyễn Bình Thành : Cơ sở lý thuyết của trường điện từ – tập 1
Nguyễn Trần Quân NXB ĐH và TH chuyên nghiệp – 1977 Lê Văn Bảng
6. Nguyễn Phúc Thuần : Điện động lực học – NXB ĐHQG Hà Nội – 1998