الهوائيات البوقية والصحنية ( ع 11011
ساس بقاع ياد عن لعزا ورا كيل اومس ينا وت
عاض اد د ل
نظرا لأن أبعاد الهوائيات يجب أن لا تزيد عن طول
تصبح صعبة التصنيع وقليلة الكفاءة عند الترددات التي تزيد عن ألف ميغاهيرتز حيث يبلغ طول الموجة
عند هذا التردد ثلاثة سنتيمترات ولذلك فإن الموجات التى يزيد ترددها عن واحد جيقاهيرتز أى فى مدى
الموجات الدقيقة (©101101787) تستخدم مرشدات الموجات
(كههقبع ©<») لنقلها والهوائيات البوقية والصحنية لبها
لسن يتم زيادة أبعاد فوهتها (©10:»«ره) بشكل تدريجي ابتداءا
"8 ا م من أبعاد مرشد الأمواج الذي يغنيها وتأتي على عدة أشكال
0 1 كالهوائي الهرمي (098«:0) والهوائي المخروطي
(له»علص«هع) وتبث هذه الهوائيات الموجات بشكل موجه
وذلك بالاتجاه العامودي على فوهة الهوائي ويتحدد مقدار
كسب الهوائي من مساحة الفوهة وطول البوق وهي المسافة
من نقطة التغذية إلى الفوهة وعلى الرغم من أنه يمكن الحصول على قيم عالية للكسب باستخدام هذه
البوقية غالبا ما تستخدم كهوائيات ابتدائية (هه)20 (10001«م) وبأحجام صغيرة لتغنية الهوائيات
الصحنية والتي تتميز بكسبها العالي بأقل مساحة معدنية ممكنة والهوائي الصحني هو سطح معدني يتم
تشكيله على شكل قطع مكافئ ولذلك تسمى أيضا
الهوائيات ذات القطع المكافئ ( ع5ا0 09:8
20)6005) وعندما تسقط موجة سطحية مستوية
تنعكس عنه وتتجمع في بؤرته حيث يتم جمعها
بالهوائيات القرنية وإذا ما استخدمت كهوائي إرسال
فإنه يتم وضع الهوائي القرني عند بؤرة الصحن
وعند إشعاع هذا الصحن بالموجة المنبعثة من

ويتناسب كسب الهوائيات الصحنية مع مربع حاصل قسمة قطر فوهة الصحن على طول الموجة المستخدمة
وهذا يعني أنه إذا كان قطر الصحن ثابتا فإننا نستطيع رفع مقدار الكسب من خلال زيادة التردد حيث أن
طول الموجة يتناسب عكسيا مع مقدار التردد وتستخدم الهوائيات الصحنية في معظم الأنظمة التي تعمل
في مجال الموجات الدقيقة كأنظمة الميكروييف الأرضي وأنظمة الأقمار الصناعية وأنظمة الرادار
والتلسكوبات الراديوية وتتراوح أقطار الصحون المستخدمة في هذه الأنظمة من عدة عاندرات من
السنتيمترات كما في الصحون المستخدمة في إلتقاط الإشارات التلفزيونية من الأقمار الصناعية إلى مائة
تستخدم خطوط النقل لنقل الطاقة الكهربائية أو إشارات المعلومات والتحكم والقياس من مكان إلى
مكان وفي هذا النوع من النقل تقوم الأسلاك بمختلف أنواعها بتقييد حركة الإشارات الكهربائية المنقوله
بحيث تتبع مسار هذه الأسلاك وهذا النقل السلكي (©:ة») هو على العكس من النقل اللاسلكي
(11©1655) باستخدام الموجات الكهرومغناطيسية الحرة والتي لا يمكن التحكم بمسارها بمجرد إطلاقها من
الهوائيات ويوجد بعض السيئات لهذا النوع من النقل السلكي وهي الكلفة العالية والتأخير الزمني الكبير
الذي يتطلبه مد مثّل هذه الأسلاك وكذلك عرضتها للقطع بقصد أو بغير قصد مما يلحق الضرر بمستخدمي
هذه الأسلاك وفي مقابل هذه السيئات يوجد بعض الحسنات منها قدرتها على نقل كميات كبيرة من الطاقة
بأقل قدرة ممكنه وكذلك نقل المعلومات بسرية تامة إذا ما تم دفن الأسلاك في الأرض أو تعليقها في الهواء
بشكل آمن ويوجد عدة أنواع من خطوط النقل تتفاوت تفاوتا كبيرا في خصائصها أهمها مدى الترددات
قسمين رئيسين القسم الأول له القدرة على نقل الموجات الكهرومغناطيسية بترددات تبدآ من الصفر أي أنها
قادرة على نقل التيار الثابت وهذا القسم يتطلب وجود سلكين على الأقل سلك للتيار الذاهب والآخر للتيار
الراجع وتكون الموجة المحموله فيها من نوع يسمى نمط الموجة الكهرومغناطيسية المستعرضة
((11211 )حدس عنأعصعيهمسه«»عاء ©05©<5)) أي أن اتجاه المجالين الكهربائي والمغناطيسي يكون
متعامدا على اتجاه انتشار الموجة أما القسم الثاني فليس له القدرة على نقل التيار الثابت ولا ينقل إلا
الموجات التي يزيد ترددها عن حد معين يسمى تردد القطع ( 002602 010117) وهذا القسم لا يتطلب
وجود سلكين بل يحتاج إلى موصل مجوف واحد فقط كما في مرشدات الأمواج (01065ن1787©8) وفي هذا
الحال لا يمكن أن يكون اتجاه كلا المجالين الكهربائي والمغناطيسي متعامدا مع اتجاه انتشار الموجة بل
أحدهما فقط إما نمط الموجة ذات المجال الكهربائي المستعرض ((110 )ج11 عضاعءك ع65 57ص 1)
وإما نمط الموجة ذات المجال المغناطيسي المستعرض ((77876)111 عع 118 ع5 57ص0ا) إن أهم
عند ربطها بمختلف الأجهزة حيث يجب أن تتساوى معاوقة الخط بمعاوقة هذه الأجهزة لكي نمنع ارتداد
جزء من طاقة الموجة في حالة وجود اختلاف بين المعاوقتين

السلك المزدوج (0917 ع:171)
يتكون هذا النوع من خطوط النقل من ساكيين من النحاس أو
بعضهما بمسافة محددة وثابتة في الهواء أو بأي مادة
عازلة وتتحدد خصائص النقل الكهربائية للسلك المزدوج
من قيمة قطر كل من السلكيين ونوع المعدن المصنوع منه
ومقدار المسافة بينهما ونوع العازل الذي يغلفهما أو يفصل بينهما والسلك المزدوج هو عبارة عن قناة
اتصال ذات تمرير منخفض يسمح بمرور الترددات ابتداء من الصفر وانتهاء بتردد حدي قد يصل إلى عدة
آلاف من الكيلوهيرتز في بعض الأنواع المحسنة ويزداد الفقد في السلك المزدوج بشكل كبير مع زيادة
التردد وذلك بسبب زيادة مقاومة الأسلاك المعدنية الناتج عن التأثير السطحي (158©4» «ئتاة) وزيادة الفقد
في العازل وكذلك زيادة الفقد بسبب إشعاع جزء من طاقة الموجة إلى الفضاء ويجب أن يراعى هذا
التفاوت الكبير في قيمة ثابت الفقد للسلك المزدوج عند استخدامه في نقل إشارات المعلومات حيث يؤدي
هذا التفاوت إلى تشوه كبير في شكل الإشارات المنقولة وعلى جهاز الاستقبال القيام بإزالة هذا التشوه
بدوائر خاصة ومن عيوب السلك المزدوج أن المجال الكهرومغناطيسي النائج عن الإشارة المنقولة عبره
ينتشر في الفضاء المحيط بها مما يؤدي إلى ظاهرة التداخل بين الإشارات المنقولة في الأسلاك المتجاورة
بحيث يمكن أن يتسمع مشترك ما على مكالمة مشترك آخر ويطلق على هذه الظاهرة في أنظمة الهاتف
بظاهرة التسمع (الة؛ 2055) وهناك عيب آخر في السلك المزدوج وهو أن سرعة انتشار الإشارات من
خلاله تقل بشكل كبير عن سرعة انتشار الضوء في الفراغ فقد تصل في بعض الأنواع المزودة بملفات
التقوية إلى عشر هذه القيمة مما يسبب تأخيرا زمنيا كان يظهر تأنيره السيئ بوضوح في أنظمة الاتصالات
الهاتفية القديمة هذا إلى جانب اعتماد سرعة الانتشار على تردد الإشارة مما يحدث تشويها في شكل
الإشدارة المنقولة أن أكثر استخدامات السلك المزدوج هو في أنظمة الاتصالات الهاتفية حيث كان في
الأنظمة القديمة قناة الاتصال الوحيدة في جميع مراحل نقل المكالمات أما في الأنظمة الحديثة فلا يستخدم
إلا في الوصلة الأخيرة من الشبكة وهي التي تربط منزل المشترك بالمقسم وبطول قد لا يتجاوز خمسة
كيلومترات على الأكر وغالبا ما تكون هذه الأسلاك في كبلات يحوي بعضها مئات وبعضها الآخر آلاف
الأسلاك المزدوجة وعلى شكل مجموعات تخرج من المقسم وتتفرع شيئا فشيئا حتى يصل سلك مزدوج
واحد لكل منزل من منازل المشتركين
الكبلات المحورية ( لمنتدم0
يتكون هذا النوع من خطوط النقل من م ا 2
موصلين أحدهما أنبوبي الشكل من ؤ ل | خخ
النحاس أو الألمنيوم وفي مركزه يوضع
الموصل الآخر الذي يَثُبت إما بحلقات
عازلة متباعدة على طول محور الكبل أو
(00/00 سنا 0 لان 1 1 0168160 0ط

مادة عازلة تملا جميع الفراغ بين الموصليين لقد تم اختراع الكيبل المحوري على يد الإنكليزي أولذر
هيفيصايد وذلك في عام 0٠88م‏ ولكن غياب طرق تصنيع فعالة أخر استخدامه إلى الثلاثينيات من القرن
العنبرين عندما تم استخدامه لنقل الإشارات التلفزيونية حيث لم يكن بالإمكان نقلها بالأسلاك العادية
وتتحدد خواص النقل الكهربائية للكبل المحوري من مقدار القطر الداخلي للموصل الخارجي والقطر
الخارجي للموصل الداخلي ونوع المادة العازلة بينهما فكلما زاد قطر الكبل كلما زاد عرض نطاق التمرير
ونقص معامل الفقد فيها مما يؤهلها لحمل عدد كبير من إشارات المعلومات ولمسافات طويلة والكبل
المحوري هو قناة اتصال ذات تمرير منخفض يسمح بمرور الترددات ابتداء من الصفر وانتهاء بتردد حدي
قد يصل إلى ألفين ميغاهيرتز في الكبلات المحورية التي قد يصل قطرها الخارجي إلى أكثر من أربعة
سنتيمرات وتمتاز الكبلات المحورية إلى جانب قلة فقدها وكبر عرض نطاقها بقلة تأثير الضوضاء على
الإشدارات المحمولة فيها وانعدام التداخل كذلك بين الإشارات المحمولة في الكبلات المتجاورة ويعود السبب
في ذلك لانحصار المجال الكهرومغناطيسي في داخل الأنبوب الخارجي وذلك على العكس من السلك المزدوج
انتشار الضوء في الفراغ ومن النادر أن تهبط عن 9650 من سرعة الضوء وتنتج الكبلات المحورية
الآن بقيمتيين لمعاوقتها المميزة أحدهما ‎٠٠‏ أوم وهي المقاومة التي تستخدم في معظم أجهزة الاتصالات
والأخرى 5 أوم والتي تستخدم في أنظمة بث واستقبال الإشارات التلفزيونية وتستخدم هذه الكبلات
المحورية في أنظمة الاتصالات الكهربائية لنقل الإشدارات بين المرسلات والهوائيات وما بين الهوائيات
والمستقبلات وفي أجهزة القياس الكهربائية وفي شبكات الحاسوب وفي أنظمة الاتصالات البحرية فيما بين
القارات إلا أن الألياف الضوئية بدأت تحل محلها في كثير من أنظمة الاتصالات
التندرائط الدقيقة (1110051:105) والخطوط الشريطية (111725 (ز5)
الشريط الدقرق (01121054:70) هو خط نقل بموصلين
يستخدم غالبا في لوحات الدوائر المطبوعة ( 0110460
0805 )ثع«1م) لربط المكونات الإلكترونية الموجودة
على هذه اللوحات وهو عبارة عن تندريط معدني دقيق يتم
ترسيبه على سطح لوحة عازلة_ليكون الموصل الأول
لخط النقل بينما يستخدم السطح المعدني المرسب على
الوجه الآخر لللوحة كموصل أرضي مشترك لجميع
النبرائط الموجودة على سطح اللوحة ونظرا لقصر طول
هذه الأشرطة فإنها قادرة على نقل إشارات كهربائية
قد تتداخل مع بعضها البعض فتشوش على بعضها أو حتى على اللوحات المجاورة بسبب أنها قد تعمل
وللتغلب على هذه المشكلة تم استخدام ما يسمى بالخطوط الندريطية (10»5 5410) وتختلف عن الشرائط
الدقيقة بوجود لوحين معدنيين كموصل أرضي مشترك يحيطان بالخطوط الششريطية أحدهما من الأعلى

والآخر من الأسفل وبهذا يتم عزلها عن الفضاء المحيط بها فيقل بذلك التداخل مع الأجهزة المحيطة وتبقى
مشكلة التداخل فيما بين التندرائط على نفس اللوحة حيث يتم إتخاذ بعض الإجراءات للتقليل منها
يتكون هذا النوع من خطوط النقل من موصل واحد فقط وهو على شكل أنبوب معدني من النحاس أو
الألمنيوم ولمقطعه أشكال متعددة أشهرها المستطيلي(:76218178018) والدائري فتن والاهيليلجي
(له©41(ثااء) ونظرا لأن خط النقل هذا مكون من
موصل واحد فهو لا يسمح بمرور الترددات المنخفضة
ويسمح بمرور الترددات العالية ابتداء من دتردد حدي
معين ((©©1©011 01017) تحدده الأبعاد الداخلية
للأنبوب فكلما زادت أبعاد الأنبوب كلما قل هذا التردد
الحدي وعلى سبيل المثال فإنه يلزم لنقل إشبارات يزيد
ترددها عن واحد غيغاهيرتز مرشد أمواج داذري يزيد
قطره عن ‎١5‏ سم بينما يبلغ قطره واحد ونصف
سنتيمدّر عندما يكون التردد الحدي ‎٠١‏ غيغاهيرتز
ولهذا فإنه من النادر استخدام مرشدات الأمواج
للترددات دون ‎١‏ غيغاهيرتر وذلك لضخامة حجمها وصعوبة مدها ويستخدم بدلا منها الكوابل المحورية
الأجهزة وبين المرسلات والهوائيات في أنظمة الأمواج الدقيقة وفي أنظمة الرادار ومن النادر استخدامها
الألياف الضوئية (17115615 ل011©2)
في عام 591١م‏ اقترح باحثان إنكليزيان
استخدام الألياف الزجاجية كقناة اتصالات ‏ ,نء 0م00
ضوئية شريطة تقليل الفقد العالي في الزجاج كرف 77 أ >> ا
وذلك بالتخلص من الشوائب الموجودة فيه ل م عمق
وفى عام اكالم تمكنت شدركة أمريكية
من ان تقلل فقد الزجاج من الف ديسيبل (11011/00)
‏فتجددت آمال المهندسين في تصميم أنظمة سسحتت
اتصالات ضوئية باستخدام هذه الألياف 06 5/0216
مرشد أمواج أسطواني الشكل ممنع كنبا أن بلسسس-_ و ات"
الزجاج البالغ النقاء ويتكون من طبقتين

طبقة داخلية تسمى القلب (ع:0©) وطبقة خارجية تسمى الغلاف (ع080010) بحيث يكون معامل الانكسار
القلب أعلى منه بقليل من ذلك الذي للغلاف وتنتشر الموجات الضوئية داخل القلب نتيجة لظاهرة الانعكاس
الداخلي الكلي (00ناع06©< 10001 040)) والتي مفادها أنه إذا سقطت موجة كهرومغناطيسية من
وسط ذي معامل انكسار أعلى إلى وسط ذي معامل انكسار أقل فإن الموجة ستنعكس كليا إذا كانت زاوية
السقوط أكبر من الزاوية الحرجة (عاع80 11©81:) وتمتاز الألياف الضوئية على الكبلات المحورية
والأسلاك النحاسية المزدوجة بقلة فقدها واتساع عرض نطاقها وصغر حجمها وخفة وزنها وحصانتها ضد
التداخل والتنبويش ووفرة مادتها الخام وانعدام خطرها في إحداث الحرائق وعدم حاجتها للعزل إلا لأغراض
حمايتها من التلف ويستخدم الآن في أنظمة الاتصالات الضوئية ثلاثة أنواع من الألياف الضوئية وهي
الليف متعدد الأنماط ذي المعامل الفقوري («1(6! 01006 00016 <ع5160-170) والذي يتراوح قطر قلبه
بين ‎5٠‏ و١٠٠‏ ميكرومدّر وقطر غلافه ه١١‏ ميكرومتر ويمتاز بسهولة تصنيعه وسهولة وصل الألياف
ببعضها ولكن سيئته أنه يسمح بانتشار عدة مئات من الأنماط خلاله والتي تعمل على تقليل عرض نطاقه
لعدة مئات ميغاهيرتز أما النوع الثاني فهو الليف متعدد الأنماط ذي المعامل التدريجي ( 1002:-0060ضع8
وعلى الرغم من أن هذا النوع يسمح بانتشار عدة مئات من الأنماط خلاله كما في النوع الأول إلا أن التدرج
في معامل انكسار القلب يجعل سرعات انتشار الأنماط المختلفة أكذر تقاربا منها في النوع الأول وعليه فان
عرض نطاقه قد يصل إلى ألف ميغاهيرتز أما النوع الثالث فهو الليف أحادي النمط ذي المعامل الفوري
سعط علتمدد علع 510 <©5400-100)_ولا يزيد قطر قلب هذا الليف عن ‎٠١‏ ميكرومتدّر وقطر غلافه
لتقنيات متقدمة لتصنيعه ولوصل الألياف ببعضها استخدمت أنظمة اتصالات الألياف الضوئية في جيلها
الأول موجات الأشعة تحت الحمراء في النافذة التي تقع حول 850 نانوميتر ولكن وبسبب الفقد العالي
لازجاج في هذه النافذة تم الانتقال في بداية الثمانينات إلى الطول الموجي ‎١7٠0‏ نانوميتر ومن ثم الطول
الموجي ‎١55٠‏ نانوميتر حيث يصل فقد الزجاج إلى حده الأدنى وهو خمس ديسبل لكل كيلومتر

توليد الموجات الكهرومغناطيسية باستخدام أشكال بسيطة من الهوائيات ومنذ أن صاغ ماكسويل قوانين
الكهرومغناطيسية في معادلاته الأربع لم يتم إضافة إلا الشيء القليل إلى علم الكهرومغناطيسية النظري أما
في المجال التطبيقي فقد تم استخدام هذه المعادلات بشكل كبير من قبل المهندسين الكهربائيين لحل كثير من
المسائل كانتشار الموجات في الأوساط المختلفة كخطوط النقل ومرشدات الموجات والألياف الضوئية وفي
تصميم هوائيات الإرسال والإستقبال وفي تطبيقات أخرى لا حصر لها
"-2 الطيف الكهرومغناطيسي ( 50201111777 217212 110112-ع111)
يتكون الطيف الكهرومغناطيسي من ثلاثة أجزاء
رئيسية وهي الطيف لراثيوي (تقتصاعم؟ منف8«) وا د
بأكمله فى أنظمة الاتصالات الراديوية وطيف الأشعة كن
جزئيا في أنظمة الاتصالات الضوئية وأجهزة الرؤيا ا ا
الليلية وطيف الأشعة قوق البنفسجية والأشعة السينية وم وي | "الى
والكونية والتي يتعذر استخدامها لصعوبة توليدها يتح تا الاي
التطبيقات الطبية والصناعية كاستخدام الأضعة السيئية خططاطلم ‏ «1 ب ات 3810
في تصودر الأجسام ‎١‏ ٍِ واختبار المواد و را 87
للتباين الكبير في خصائص الموجات و
َ م د اتا ل موقن عي 310
تقسيمها إلى عدة مناطق وهي الترددات مفرطة 7 12410 «5 10 0
الإنخفاض (1:117 عصعسوء ته جلعسععلت) 7 «6 0 مزاما؟
والتريدات المنخفضة جدا ( عصعسود 101 ‎٠7‏ تور لكين ا
المنخفضة 8 تدب بي )8 إلى ‎٠‏ #«يتمريعر لوقو مسدوي
كيلوهيرتز) والترددات المتوسطة ( 11601277 لمكا ور

7 بعصعسيو© طيرنط) ‎١(‏ إلى ‎٠٠١‏ جيغاهيرتز) لقد أحدث اختّراع العنصر الإلكتروني المسمى
بالصمام الثلاني ‎781٠7©(‏ ©1:100) على يد المهندس الكهربائي الأمريكي لي ديفورست (106101654 16)
‏في عام 509٠م‏ ثورة في أنظمة الاتصالات الكهربائية فإلى جانب استخدام هذا العنصر في المضخمات
‏الإلكذرونية(5:عة1نا00ع ©0(1«)»م1م) فقد تم استخدامه في المذبثبات الإلكترونية ( عتصسمىءك»
5 )التي تقوم بتوليد الترددات اللازمة لحمل إشارات المعلومات لقد تم استخدام هذه المذبنبات
في العشدرينيات من القرن العشرين لتوليد الترددات المنخفضة والمتوسطة ثم_العالية في الثلاثينيات ثم
العالية جدا وبالغة العلو في الأربعينات وتستخدم اليوم الآرانزستورات كبديل عن هذه الصمامات لتوليد
الترددات في جميع أجزاء الطيف الراديوي إلا أن الصمامات لا زالت مستخدمة لتوليد الترددات في الأنظمة
ذات القدرات العالية كما في محطات البث الإذاعي والتلفزيوني وفي أنظمة الرادار وتواجه مصممي أنظمة
الاتصالات الراديوية أو اللاسلكية مشكلة توفير الترددات اللازمة لأعداد كبيرة ومتزايدة من أنظمة
الاتصالات المختلفة كأنظمة البث الإذاعي والتلفزيوني والهواتف اللاسلكية والخلوية وأنظمة الأقمار
الصناعية وأنظمة الرادار وأنظمة الاتصالات العسكرية والمدنية وأنظمة الملاحة الجوية والبحرية والبرية
ويعود السبب في هذه المشكلة للعدد المحدود من الترددات المتاحة في الطيف الكهرومغناطيسي ولكون جو
الأرض وسطا مشتركا تنتشر فيه جميع الترددات التي تبنها الأنظمة اللاسلكية مما يمنع إعادة استخدام
نفس التردد في نفس المنطقة تجنبا لتداخل إشارات الأنظمة المختلفة وقد استخدمت أنظمة الاتصالات
معظم مناطق الطيف الراديوي باستثناء الترددات بالغة العلو التي حال دون استخدامها تأثرها الكبير
بالأحوال الجوية بسبب قصر طول موجتها ولكن مع تزايد الطلب على استخدام الأقمار الصناعية وشح
الترددات المتاحة فقد بدأ باستخدام هذه الترددات في بعض التطبيقات يتم تخصيص الترددات للمستخدمين
من قبل هيئات تنظيم قطاع الاتصالات الوطنية بالتعاون مع الاتحاد الدوتي لاتصالات ( لقمصمتتمع101
‏عادة ما يسمح بإعادة استخدام نفس التردد شمريطة عدم وجود تداخل بين الأنظمة المختلفة وذلك بالاستفادة
من التباعد الجغرافي وقدرة البث المحدودة واستخدام طرق تعديل وتشفير واستقطاب مختلفة ولقد تم
تخصيص أجزاء من الطيف الراديوي لبعض التطبيقات المهمة بشكل دائم كتخصيص جزء من الترددات
المتوسطة (840 إلى ‎١7٠١١‏ كيلوهيرتز) للبث الإذاعي متوسط الموجة بواقع تسعة كيلوهيرتز لكل
‏إلى ‎٠١8‏ ميغاهيرتّز) للبث الإذاعي بتعديل التردد بواقع مائتي كيلوهيرتز لكل محطة وأجزاء من الترددات
(١70؛‏ إلى 4 87 ميغاهيرتز)_للبث التلفزيوني بواقع ستة ميغاهيرتز لكل محطة أما أنظمة اتصالات
الأقمار الصناعية والأمواج الدقيقة والرادارات فتستخدم الترددات التي تمتد من واحد إلى مائة جيقاهيرتز
‏-؛ انتشار الموجات الكهرومغناطيسية

الكهربائية التي تنتجها في أربع معادلات تفاضلية فقط فالمعادلة الأولى ما هي إلا قانون جاوس بشكله
التفاضلي والذي مفاده أن أي شحنة كهربائية نقطية في الفضاء لا بد أن تولد حولها مجالا كهربائيا تنطلق
خطوطه من مكان الشحنة ويكون هذا المجال ساكنا لا يتغير مع الزمن إذا كانت الشحنة ساكنة ومتغيرا مع
الزمن إذا كانت متغيرة أما المعادلة الثانية فما هي إلا قانون جاوس للمغناطيسية بشكله التفاضلي والذي
ينص على أنه لا وجود للشحنات المغناطيسية وعليه فإن خطوط المجال لا بد وأن تكون منغلقة على
إلى شكله التفاضلي أو النقطي ومفاد هذه المعادلة أن المجال المغناطيسي المتغير مع الزمن يولد حوله
مجالا كهربائيا تتناسب قيمته وتوزعه في الفضاء مع معدل تغير كثافة المجال المغناطيسي مع الزمن وكذلك
اتجاهه في الفضاء أما المعادلة الرابعة فهي شكل معدل لقانون أمبير فبعد أن قام ماكسويل بتحويله من
0<*©01) وهذه الإضافة هي من أهم إسهامات ماكسويل في مجال الكهرومغناطيسية حيث مكنته من التنبؤ
بوجود الأمواج الكهرومغناطيسية وبإضافة تيار الإزاحة لمعادلة أمبير أصبح مفاد معادلة ماكسويل الرابعة
أن التيار الكهربائي أو المجال الكهربائي المتغير مع الزمن يولد حوله مجالا مغناطيسيا تتناسب قيمته
وتوزعه في الفضاء مع قيمة واتجاه التيار وكذلك مع معدل تغير شدة المجال الكهربائي مع الزمن واتجاهه
في الفضاء وفي عام 878١م‏ تمكن ماكسويل من خلال دمج المعادلات الثالثة والرابعة وههما قانون
فارادي وقانون أمبير المعدل الحصول على معادلة تفاضلية من الدرجة الثانية وعندما حل هذه المعادلة تبين
له أن المجالات الكهربائية والمغناطيسية لا بد وأن تنتشئر على شكل موجات في الفضاء وبهذا فقد أثبت
وتنبأً من خلال التحليل الرياضي البحت وجود ما يسمى بالموجات الكهرومغناطيسية ( عناعديمسدع1هعا
5 ويمكن لنا من خلال تمعن معادلات ماكسويل وبدون حلها أن نستشف ونستنتج معظم ظواهر
الكهرومغناطيسية وخاصة حقيقة وجود الموجات الكهرومغناطيسية ففي حالة وجود شحنات كهربائية
ساكنةفقط (م) فإن المعادلة الأولى تؤكد وجود مجال كهربائي ساكن فقط ولا وجود للمجال المغناطيسي
حيث أن الطرف الأيمن من المعادلة الرابعة يساوي صفر وفي حالة وجود تيار كهربائي ثابت فقط ([)
فإن المعادلة الرابعة تؤكد وجود مجال مغناطيسي ساكن فقط ولا وجود للمجال الكهربائي حيث أن الطرف
الأيمن من المعادلة الأولى يساوي صفر وفي حالة وجود شحنات كهربائية متغيرة فقط فإن المعادلة
الأولى تؤكد وجود مجال كهربائي متغير وهذا المجال الكهربائي المتغير سيولد مجالا مغناطيسيا متغيرا كما
هو واضح من المعادلة الرابعة حيث أن الحد الثاني من طرفها الأيمن لا يساوي صفر إن هذا المجال
المغناطيسي المتولد من المجال الكهربائي الذي ولدته الشحنة الكهربائية ابتداءا سيولد بدوره مجالا
كهربائيا جديدا حوله كما هو واضح من المعادلة الثالثة وهكذا تتوالى هذه السلسلة حيث يقوم كل من نوعي
المجال بتوليد الأخر حسب المعادلتين الثالثة والرابعة وبهذا سيمتلئ كامل الفضاء بهذه المجالات الكهربائية
والمغناطيسية المتفاعلة والتي أطلق عليها ماكسويل اسم الموجات الكهرومغناطيسية إن مثل هذه
الموجات يمكن أن نحصل عليها أيضا من تيار كهربائي متغير فقط كما هو واضح من المعادلة الرابعة حيث
سيولد هذا التيار مجالا مغناطيسيا متغيرا يقوم بدوره بتوليد مجال كهربائي متغيدر تبعا للمعادل

ة الثالثة
وهكذا دواليك _لقد تحققت نبوءة ماكسويل بوجود الموجات الكهرومغناطيسية على يد عالم الفيزياء