Ефект трансформації електричного поля в анізотропних діелектричних середовищах

Анотація

Розглянуто особливості розподілу електричного поля в анізотропному середовищі і встановлено залежності поздовжньої і поперечної його складових від геометричних факторів.
Досліджено пластину прямокутної форми розмірами а×b×с, вибрані кристалографічні вісі якої розміщені в площині бокової грані а×b, а одна з них орієнтована під деяким кутом α до ребра а. Показано, що прикладання до верхньої і нижньої граней деякої різниці потенціалів призводить до електричної поляризації об'єму пластини і появі поздовжньої і поперечної складових внутрішнього електричного поля. Досліджено можливість трансформації величини електричного поля і методи її оптимізації. Коефіцієнт трансформації такого пристрою визначається величиною анізотропії діелектричної проникності матеріалу пластини та її коефіцієнтом форми k = а/b. Запропоновано еквівалентну електричну схему розглянутого варіанту конструкції трансформатора.
Структурні елементи на основі анізотропних діелектричних трансформаторів зможуть знайти широке застосування як в джерелах електроживлення різних електронних приладів, так і для узгодження приймально-передавальних систем радіолокації з антенними решітками сантиметрового, міліметрового і субміліметрового діапазону довжини хвиль. Можливість одночасної трансформації постійного і змінного електричного полів відкриває перспективу їхнього використання в пристроях одночасного компарування, що дозволить визначати діючі значення напруги струму, а також потужності електромагнітного випромінювання в широкому діапазоні довжин хвиль. Вихровий характер електричного поля в об'ємі пластини, обумовлений анізотропією коефіцієнта діелектричної проникності, також створює передумови для появи нових принципів генерації електромагнітного випромінювання великої потужності в широкому спектральному діапазоні. Частота генерації таких пристроїв буде визначатися геометричними розмірами анізотропної пластини.
Використання описаного ефекту трансформації дозволить значно розширити можливості практичного застосування розглянутих електростатичних явищ, що призведе до появи нового покоління приладів та пристроїв для НВЧ-техніки, електроніки та електроенергетики.