Warum lösen sich elektromagnetische Wellen von der Antenne?

Question

In den meisten Erklärungen zur Funktionsweise von Antennen heißt es, dass sich aufgrund von Knicken im elektrischen Feld einer Antenne ein Punkt trifft und sich löst ... Ich habe nach Gründen gesucht, warum dies passiert, aber ich habe nur eine Antwort erhalten, die besagt, dass elektromagnetische Wellen eintreffen die Richtung des Poynting-Vektors.

Ich habe also 2 Fragen:

1. Warum löst sich das elektrische Feld von der Antenne und breitet sich aus?

2. Kann das durch den Poynting-Vektor erklärt werden?

Answer 1

Der Aufbau von Maxwells Gleichungen war lang und die experimentelle Bestätigung, dass Licht die von ihnen vorhergesagten elektromagnetischen Wellen sind, dauerte eine Weile. Es gibt "Gesetze" , Beziehungen, die aus experimentellen Beobachtungen definiert wurden, die als axiomatische Unterschicht dienen, so dass die Gleichungen konsistent erscheinen und die elektromagnetische Welle als Teil ihrer Lösungen angeben, die schließlich zu Lichtbeobachtungen zu dieser Zeit passten. Es erklärt auch mathematisch die klassische elektromagnetische Welle von einer Antenne.

In der klassischen Elektrodynamik erzeugt ein sich ändernder Strom elektromagnetische Wellen. Eine sich bewegende Ladung mit konstanter Geschwindigkeit ist ein Ladungsstrom. Ein beschleunigtes geladenes Teilchen ist ein sich ändernder Strom und muss daher gemäß den Gleichungen elektromagnetische Wellen abgeben. So funktionieren Antennen, indem sie Ströme ändern. Zu dieser Zeit waren die aktuellen Träger eine Hypothese.

Wir wissen jetzt, dass es sich je nach Aufbau um Elektronen und positive Ionen handelt. Auf quantenmechanischer Ebene bedeutet eine Änderung der Geschwindigkeit eines Elektrons eine Wechselwirkung mit dem Feld, die entweder Energie abgibt oder Energie abgibt, und es gibt QM-genaue Berechnungen zur Wahrscheinlichkeit, dass ein beschleunigtes Elektron ein Photon ausstrahlt. Es gibt Kontinuität in den Theorien der Physik und es kann mathematisch gezeigt werden, dass ein Zusammenfluss von Photonen die klassische elektromagnetische Welle der Maxwell-Gleichungen aufbaut .

Answer 2

Das "elektrische Feld löst sich von der Antenne", weil es kein einfaches elektrostatisches Feld ist, sondern eine Transversalwelle, die von beschleunigten Elektronen in der Antenne erzeugt wird. Beschleunigte geladene Teilchen erzeugen solche sich ausbreitenden Wellen des elektrischen Feldes.

Der Poynting-Vektor ist ein Maß für den EM-Energiefluss und erklärt nicht, wie sich das elektrische Feld verhält. Maxwells Gleichungen (und Randbedingungen) erklären dies.