|
|
интегрирования у12 выбирают лежащим в этом же сече-
нии
712
Поверхностный (полевой) импеданс Z вводят для монохроматич. эл.-магн, полей J@ (r}exp(i<i)t)i /f(r)exp (zu2) па любой условной поверхности S след. образом:
i\ = Z[//Tn] s, (2)
где J5 , И ≈ тангенц. составляющие напряж╦нностей
электрич. и маги, поля, п ≈ единичная нормаль к S, е╦ направление выбирают обычно так, чтобы проекция на неб среднего по времени потока энергии (вектора Пойнтинга П = (с/8;гс) R е [ЕН*\ была положительна.
Входящий в (2} И. Z в общем случае является тензором, компоненты к-рого зависят от поляризации поля. В тех случаях, когда J?T и Н взаимно перпендикулярны, вво-
дят скалярный полевой И, Z, В гауссовых единицах полевой И. безразмерен, а в СИ имеет размерность сопротивления. Иногда для И. в системе единиц Гаусса
используют выражение Z' ≈ 4nZ/e, при этом Z' имеет размерность сопротивления.
Эл.-магн. волны разных типов (моды) характеризуются разл< полевыми И., задаваемыми па волновых фронтах. Так, для поперечной плоской волны (типа ТЕМ), распространяющейся в направлении п в изотроп-
ной среде или в волноводе, 2т-£Л1 = (щи/еое)1''2 (\*~, £ ≈ относительные маги, и диэлектрич. проницаемости среды, е,0, fi0 ≈ проницаемости вакуума, в системе еди-
ниц Гаусса £0=ц0^1). В вакууме ZjE^ = \2^n Ом, эта размерная константа наз. характеристик, импедансом вакуума (в системе единиц Гаусса ^ТЕМ~^- Для волн типа ТМ и ТЕ соответствующие И. таковы:
где k ≈ волновое число, k^ ≈ продольная компонента волнового вектора. Для критич. частот (А(| ->- 0) ZTM ->∙
-j- О, ZTE-+oo, а для закритических, когда волна превращается в экспоненциально убывающую моду:
A:
т. е. в первом случае речь ид╦т о преимуществ, запасе электрич. энергии (╦мкостный И.), во втором ≈ магнитной (индуктивный И.).
При отсутствии потерь полевой И. для распространяющихся волн ≈ величина действительная; иногда е╦ наз. волновым сопротивлением среды, поскольку она обладает мн. свойствами волнового сопротивления линий или цепочки четыр╦хполюсников. В частности, при падении плоской волны из среды 1 на плоскую границу раздела со средой 2 коэф. отражения (по амплитудам полей) аналогично (1) выражается в виде
Г = 2(2> ≈
равным ZTEM (Леонтовича граничное условие). С помощью импсдансных поверхностей моделируют границы направляющих устройств в антеннах, замедляющих системах и т. д.
Лит.,: Основы теории цепей, 4 изд., М., 1975; Л а п -д а у Л, Д., Л и ф ш и ц Е. М,, Электродинамика сплошных сред, 2 изд., М., 1982; Б у д у р и с Ж,, Шеневье П., Цепи сверхвысоких частот, пер, е франц., М., 1979.
Г. Б. Пермитип, М. А. Миллер.
ИМПЕДАНС АКУСТИЧЕСКИЙ ≈ комплексное сопротивление, к-рое вводится при рассмотрении колебаний акустич. систем (излучателей, при╦мников звука, рупоров, труб и т. п.) по аналогии с электротехникой. И. а. представляет собой отношение комплексных амплитуд звукового давления к колебат. объ╦мной ско-расти. Комплексное выражение И. а. имеет вид;
Это выражение представляет собой Френеля, формулы^ записанные через И. (р-поляризации соответствует мода ТМ, я-поляризации ≈ мода ТЕ, (A||/Ar)<1'a) = cos 6(1'2>, 0(1) и 0(2) ≈ углы падения и преломления). При исследовании отражения от плоскослоистых неоднородных сред часто ур-шш для полей преобразуют в ур-нпя для половых И., при этом порядок ур-ний понижается.
Существенны т.п. и м п о д а п с ii ы о поверх-ii о с т и, т. е. поверхности с заданным, фиксированным на них значением полевого И. Фактически фиксация осуществляется (в большинстве случаев приближ╦нно), когда структура поля «под поверхностью» неизменна и определяется к.-л. свойствами среды или формирующих поле устройств. Так, при падении волны на хорошо поглощающую среду волна уходит в глубь среды почти по нормали, независимо от угла падения, следовательно, «входной» И. можно считать фиксированным п
Действительная часть И. a. Ro Za (т. н. активное акустич. сопротивление) связана с диссипацией энергии в самой акустич. системе и потерями энергии на излучение звука» а мнимая часть И. a, Im Zg (реактивное акустич. сопротивление) обусловлена реакцией сил инерции (масс) или сил упругости (гибкости). В соответствии с этим реактивное сопротивление бывает инерционным или упругим.
Понятие И. а, важно при рассмотрении распространения звука в трубах перем. сечения, рупорах и подобных системах или при рассмотрении акустич. свойств излучателей и при╦мников звука, их диффузоров, мембран и т. п. (см. Излучение звука). Для излучающих систем от И. а. при заданной объ╦мной скорости зависит мощность излучения, кпд и др. характеристики; для при╦мников звука И. а. определяет условия согласования со средой. Акустич. сопротивление в системе СИ измеряется в Н*с/мб, в системе СГС ≈ в дин «с/см6 (иногда последнюю единицу наз. «акустич. Ом»).
Наряду с И. а. при рассмотрении акустич. систем пользуются понятиями удельного И. a. sa и ме-ханич. импеданса ZM, к-рые связаны между собой и с Za зависимостью: ZH=Sza ≈ iS2Za, где S ≈ рассматриваемая площадь в акустич. системе. Удельный И. а. выражается отношением звукового давления к колебат. скорости в данной точке. Для плоской волны удсльиый И. а. равен волновому сопротивлению среды. Механич. импеданс (и соответственно механпч* активное и реактивное сопротивление) определяется отношением силы, с к-рой система действует на среду, к колебательной скорости частиц. Для поршневой излучающей системы при размерах поршня, больших длины волны, меха-нич. импеданс равен произведению звукового давления па площадь поршня, отнес╦нному к ср. колебат. скорости для этой площади. Единица мехапич. сопротивления в системе СИ ≈ Н -с/м, в системе СГС ≈ дин -с/см {иногда последнюю наз, «механпч. Ом»). ИМПУЛЬС (количество движения) ≈ в нерелятивистской механике Ньютона ≈ мера мсханич. движения, представляющая собой векторную величину, равную для материальной точки произведению массы т этой точки на е╦ скорость v и направленную так же, как вектор скорости: p=mv. И. точки оста╦тся постоянным только при отсутствии сил. Под действием силы F И. точки изменяется в общем случае и по численной величине, и по направлению; характер этого изменения определяется ур-нпем dpjdt=F, выражающим основной закон механики, с помощью к-рого решаются все задачи динамики точки.
И- механич. системы наз. величина .Р, равная гл. вектору (геометрия, сумме) И. всех точек системы или произведению массы М всей системы на скорость vc е╦
центра масс: P=^..miVi=Mvc. Изменение И. системы
может происходить только в результате внешних воз-
действий, т. е. под действием внешних сил Т*7/. Для замкнутой системы, т. е, системы, не испытывающей никаких внешних воздействий, имеет место закон сохранения И. Величина И. J* такой системы оста╦тся век-
U
Л
с;
Физическая энциклопедия, т. 2
