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ダイポールアンテナに電磁波の磁界または電解がどのようにあたって
電流分布を生じるのかがイメージできません。いったいどういう
原理でダイポールアンテナに電流を生じさせるのでしょうか。

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A 回答 (5件)

平易に説明します。


このレベルを期待しているのかわかりませんが。

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上図の左端が、ダイポールアンテナです。
↑・↓・↑は、右側遠方から飛んできている電波の電界を示し、
上向き、ゼロ、下向き、ゼロ、上向き と
送信周波数で変化しながらて飛ばされてきます。
※矢印は電波の飛んでいく向きではなく、電界の向きです。
 上下向きの電界が右から飛んできていると思ってください。

この電界がアンテナに当たると、アンテナ内部の電子が、
電界で動かされます。
電界の向きに応じて上向き・下向きと
電子が動かされる方向が変化しますので、
アンテナ内部に交流電流が流れるわけです。
それを給電部で取り出していることになります。
当然、電流の周波数は、電波の周波数になります。

より詳細には、
アンテナ上端で発生した電流がアンテナ給電部に達す時間と
アンテナ中央で発生した電流がアンテナ給電部に達す時間が違いますので、
厳密に計算する必要がありますが、大概は、上記の通りです。

ちなみに、磁界は、上図では画面の奥と手間の
方向に変化しながら飛んできます。
この磁界でダイポールアンテナに起電力を発生させることはできません。
磁界で起電力を作るには、
ファラデーの法則から、アンテナを閉ループにする必要があります。
ループになっていないダイポールアンテナでは磁界によって
起電力は発生しません。

逆に、AMラジオ内部のループアンテナは、電波の電界ではなく、
電波の磁界を捕まえています。
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一応私の理解で説明します.



1)交流磁場がアンテナに接触して、電流が生じると思うのですが、
=>アンテナに電圧源がある場合,その電圧源によって電流が発生します.線上を電流が流れると,アンペアの法則によって,その周りに磁場が発生します.逆に受信アンテナの場合,空間には電流が流れない(このため,変位電流という概念が必要)ので,アンテナに沿って電流が流れます.そのとき,電界方向を合わせることで最大に取り出し電力が可能になります.これは,アンテナに電界がかかったために電流が流れる側面と,アンテナに直交した磁場が掛かるので,電流が流れる側面があると思います.

2)私のイメージではアンテナの周囲に回転する電流が流れるように
思うのです。
=>空間では,電流は流れません.電界の変化という形で変位電流は流れますが.

3)あと、なぜ1/4波長のところで、線路を90°曲げるので
しょうか。
=>端点のところで定在波がふしになるという話を理解されているとして,1/4波長のところは波動の腹に当たりますので,ここで折り曲げれば,アンテナに電流が流れることになります.

回答になっていますでしょうか?
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低周波で考えたら、ダイポールアンテナからは放射しません。


コンデンサをイメージして、変位電流が空間へ流れていく
イメージを持ったらどうでしょう?
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感覚的には,定在波が乗っていると思っていいです.


平行線路に高周波電圧を印加すると,端点では電流が流れないので,端点を節点とする定在波が線路上に乗ります.これを1/4波長のところでで線路を90°曲げてあげるとダイポールアンテナになります(正確にはスタブとかつけてインピーダンス整合が必要ですが).以上のような理由で電流が流れます.理想状態では,インピーダンス整合しているときは,印加している電力の半分が放射されます.このため電流が流れているといってもいいです.
電流が流れる場合の電磁場の発生ですが,これは数式で表現する必要があり,これでは表現が難しいのと,電磁波工学やアンテナの本の最初のほうに書かれていますので,(微小ダイポールの解析)そちらを参照ください.

この回答への補足

回答ありがとうございます。しかし、不明な点がまだあります。
交流磁場がアンテナに接触して、電流が生じると思うのですが、
私のイメージではアンテナの周囲に回転する電流が流れるように
思うのです。あと、なぜ1/4波長のところで、線路を90°曲げるので
しょうか。

補足日時:2007/07/23 22:03
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