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https://www.pa3fwm.nl/technotes/tn25a-dipole-radiation.html
偶極體的哪一部分輻射最強?
彼得·特傑克·德·博爾 (PA3FWM) pa3fwm@amsat.org
(這是我為荷蘭業餘無線電雜誌《Electron》所撰的文章的改編版,發表於 2021 年 3 月。)
標題可能看起來像個奇怪的問題。不過,人們常說電流的最大部分會產生最強的輻射。由此得出一個經驗法則,即如果沒有足夠的空間來懸掛完整的半波線偶極(圖(a)),則嘗試讓中心部分盡可能自由地懸掛,而末端可以呈之字形懸掛(圖(b))。畢竟,電流在中心部分最強(由藍線和藍色箭頭表示),因此該部分會產生最強的輻射,必須自由懸掛。

或者,也可以選擇讓中心部分呈現「」狀並拉長末端部分,如圖 (c)。然後,儲存最多電積的部分(以紅色標示)會是空的,但根據經驗法則,這並不重要。
這個經驗法則有點奇怪。無線電波是一種電磁波。電流(在偶極子的中心部分最強)產生磁場,而電荷(在偶極子的末端累積)產生電場。為什麼那個中心部分更重要呢?大自然是不是更喜歡磁場?
不行。經驗法則是正確的,但解釋有些微妙。
偶極子作為一個整體,一直保持電中性,因此如果左半部分帶負電荷,那麼右半部分也同樣帶正電荷。總電荷為零,零電荷當然也會產生零電場。我們仍然得到非零電場是因為正電荷和負電荷不在同一位置。電荷距離越遠,與偶極子一定距離的淨電場就越大。如何將電荷彼此移得盡可能遠?事實上,將中間部分盡可能直立地懸掛起來,如圖(b)所示。
換句話說,圖 (b) 最大化了磁場(透過讓偶極子中的電流最大部分自由懸掛),以及電場(透過將偶極子中的電荷累積部分盡可能遠離每個偶極子)。
還有一種方式可以解釋這點。如果一根電線呈現「之字形」的運動,則「之字形」中的磁場與「鋸齒形」的磁場相反,因為電流是來回(之字形)和來回(鋸齒形)流動,因此它們的磁場很大程度上互相抵消。但「之字形」和「鋸齒形」中電荷的電場就不存在這個問題,它們相互增強,因為「之字形」和「鋸齒形」中的電荷具有相同的符號。因此,「之字形」對於儲存較多電荷的導線來說沒有缺點,但對於電流較大的導線來說卻是一個缺點。這也給我們一個理由,讓中間部分保持直立,而末端呈現「之字形」。