دوقطبی هرتز (Hertzian Dipole)، در فیزیک (Physics)
انواع آنتن ها (Antenna) را در آموزش زیر شرح دادیم :
دوقطبی هرتز (Hertzian Dipole) :
دوقطبی هرتز یک مدل ایده آل و بسیار کوچک از یک آنتن است که توسط هاینریش هرتز برای تولید و آشکارسازی امواج الکترومغناطیسی استفاده شد. این آنتن از یک سیم رسانای بسیار کوتاه (نسبت به طول موج) تشکیل شده که جریان متناوب در آن شارش می یابد. اگرچه در عمل نمی توان چنین آنتنی ساخت، اما مبنای تحلیل بسیاری از آنتن های واقعی است.
در این مدل، فرض می شود طول آنتن
\[ \Delta l \]بسیار کوچکتر از طول موج
\[ \lambda \]است (
\[ \Delta l \ll \lambda \]) و جریان در تمام طول آن یکنواخت و برابر با
\[ I_0 e^{j\omega t} \]است. میدان های الکتریکی و مغناطیسی تولید شده توسط این دوقطبی در فاصله دور (میدان دور) به صورت زیر محاسبه می شوند:
\[ E_\theta = \frac{j \eta I_0 \Delta l \sin\theta}{2\lambda r} e^{-jkr} \] \[ H_\phi = \frac{j I_0 \Delta l \sin\theta}{2\lambda r} e^{-jkr} \]که در آن
\[ \eta \]امپدانس ذاتی محیط،
\[ k = \frac{2\pi}{\lambda} \]عدد موج،
\[ r \]فاصله از آنتن و
\[ \theta \]زاویه نسبت به محور آنتن است. همانطور که از فرمول ها پیداست، میدان با
\[ \sin\theta \]تغییر می کند، یعنی در راستای عمود بر آنتن (
\[ \theta = 90^\circ \]) بیشینه و در راستای خود آنتن (
\[ \theta = 0^\circ \]) صفر است. به این الگو، الگوی دونات گونه می گویند.
امپدانس تشعشعی این آنتن بسیار کوچک و راکتیو است، یعنی توان کمی را تشعشع می کند و بیشتر انرژی را در خود ذخیره می نماید. توان کل تشعشعی از رابطه
\[ P_{rad} = 40 \pi^2 I_0^2 (\frac{\Delta l}{\lambda})^2 \]به دست می آید. بهره این آنتن نیز کم و حدود ۱.۵ است. دوقطبی هرتز پایه ای برای تحلیل آنتن های پیچیده تر مانند دوقطبی کوتاه و نیم موج محسوب می شود. نکته جالب اینکه اگرچه این آنتن فیزیکی نیست، اما مفاهیم اساسی مانند میدان نزدیک و میدان دور را به خوبی توضیح می دهد.
از دیدگاه فیزیکی، دوقطبی هرتز را می توان به عنوان یک نوسانگر بار الکتریکی در نظر گرفت که با شتاب حرکت می کند و امواج الکترومغناطیسی می گسترد. هرتز در آزمایش های تاریخی خود از این نوع آنتن (البته با اندازه های کوچک ولی نه ایده آل) برای اثبات وجود امواج رادیویی استفاده کرد. امروزه از این مدل برای معرفی کمیت هایی مانند پتانسیل برداری و معادلات ماکسول در منابع درسی استفاده می شود.
