Güç Yoğunluğu (Alan Kuvveti)
Resim 1: Dalga yayılmasının tanımı
Resim 1: Dalga yayılmasının tanımı
Güç Yoğunluğu (Alan Kuvveti)
Bir iletkenden alternatif akım akarsa, bu iletken etrafında değişken bir manyetik alan meydana gelir. İletken sonlu ise ve bir üreteç tarafından sürekli olarak elektrik enerjisi besleniyorsa, alan iletkenin ucundan ayrılabilir ve boşluğa (free space) elektromanyetik dalgalar biçiminde yayılabilir. (bkz: Radar Anten Tekniği)
Bir elektromanyetik alanda bulunan enerjiyi ölçmek için, elektrik ve manyetik alan kuvvetinin her zaman belirtilmesi gerekli olacaktır. Her iki büyüklükte uzaysal, ilaveten zamana bağımlı vektörlerdir.
Enerji iletimi eşliğinde z-yönündeki dalga yayılması, E ve H vektörlerine dik, Poynting vektörü olarak adlandırılan S vektörü ile tanımlanır. z yayılma yönüne dik, 1 m² lik bir yüzeye bir saniye içinde akan elektromanyetik alan enerji miktarına güç yoğunluğu denir.
E ve H vektörlerinin çarpımı matematiksel olarak şöyle ifade edilir:
E alan birimi V/m, H alan birimi A/m olduğundan S Poynting vektörü birimi VA/m² dir. Bu birim aslında birim alana isabet eden gücü vermektedir.
Resim 2: Bir küresel yüzeydeki güç yoğunluğu
Resim 2: Bir küresel yüzeydeki güç yoğunluğu
Eğer yüksek frekanslı enerji bir yönbağımsız küresel ışıyıcı tarafından yayılırsa, enerji her yöne düzgün bir şekilde dağılır. Sonuç olarak, ışıyıcının etrafında eş güç yoğunluğuna sahip küreler oluşturur. Kürenin yarıçapı arttıkça, enerji, ışıyıcının etrafındaki daha geniş bir alana ( A= 4π·R² ) yayılır. Başka bir deyişle, varsayılan bir yüzeydeki güç yoğunluğu, uzaklık arttıkça ışımanın ıraksaylaşması (radiation divergence) nedeniyle azalır.
Işıma şiddeti ve/veya güç yoğunluğu boşlukta uzaklığın karesine ters oranla azalır, bununla beraber E ve H vektörlerinin azalması doğrusaldır. Güç yoğunluğu azalma katsayısı 1/d², E- ve H-alan kuvvetlerinin azalma katsayıları ise 1/d dir.
| P = P0· | 1 | ; | E = E0· | 1 | P0 = Güç yoğunluğu E0 = Boşluktaki alan kuvveti, (engellerin bulunmadığı, boşluk alan kuvveti de denilir) |
(2) | |
| R2 | R |
Eğer ışıma bölgesinde her hangi bir biçimde soğurucu ortam varsa ilave zayıflamalar ortaya çıkar.