Onda modo TEM

[nordest]

Buonasera. Vi chiedo per cortesia di aiutarmi a togliermi qualche dubbio. Studiando i modi usati nelle guide d'onda mi rendo conto di non riuscire a immaginarmi come vengono trasmesse le onde interne oltre a quello che mi dicono le equazioni. Ad esempio so che per il modo TEM devo avere una guida di due conduttori. Ho quindi si usano solo le componenti trasversali ma come sono messe poi dentro alla guida? Facciamo finta che sia un cavo coassiale questo, il più semplificato possibile...

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è giusto come ho messo il campo elettrico? Ma H come sarebbe, a forma di anelli attorno al centro?
Poi fisicamente l'onda come viene trasmessa? Più che altro non riesco a immaginarmi il legame grafico tra l'onda elettromagnetica trasversale generica (quella sotto) e il modo in cui si propagano i campi in queste guide.

[EdmondDantes]

Ad esempio so che per il modo TEM devo avere una guida di due conduttori.

In generale i modi TEM possono esistere in strutture molteplicemente connesse.
Il cavo coassiale e' solo il caso più banale: una struttura doppiamente connessa con conduttori interno ed esterno concentrici, tipicamente a sezione S circolare.

In questo caso il campo elettrico sarà radiale e diretto verso l'esterno e il campo magnetico invece sarà circolare e concentrico

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Per quanto riguarda il verso di propagazione vale sempre la convenzione della terna levogira.

[nordest]

Ma z sarebbe quindi la direzione della propagazione? per TE e TM è giusta la rappresentazione che ho trovato in questa immagine?

te e tm.png (13.14 KiB) Osservato 6885 volte

[Ianero]

Quelle sono guide rettangolari, non coassiali.
In generale i modi senza componente longitudinale di campo elettrico sono detti TE, e analogamente la stessa proprietà col campo magnetico da vita ai TM.
I possibili modi TE o TM sono infiniti, e dunque lo sono anche le geometrie associate.

non riesco a immaginarmi il legame grafico tra l'onda elettromagnetica trasversale generica (quella sotto) e il modo in cui si propagano i campi in queste guide.

Perché il tuo disegno riportato è fuorviante, nessuna onda appare così.

[nordest]

intanto grazie per le vostre risposte.
ma "componente longitudinale" vuol dire in direzione della propagazione?

[EdmondDantes]

Con riferimento alla figura allegata al primo post, che si riferisce al caso di propagazione di un'onda piana con componenti variabili sinusoidalmente nel tempo, la direzione longitudinale coincide con l'asse z e pertanto con quella di propagazione.

[nordest]

Grazie mille credo di essermi tolto tutti i dubbi. Tuttavia rimane una cosa che non riesco a immaginarmi, la propagazione nelle TE e TM dipende dalla guida, OK. Ma campo (caso TM ad esempio) vuol dire che c'è anche la componente longitudinale oltre a quelle trasversali. Quindi mi sembrano robe strane: il vettore del campo elettrico non si trova più in un piano ma nello spazio 3D (mentre H ancora nel piano) con conseguenze sul vettore di pointing che in teoria indica anche la direzione di propagazione che però dentro la guida rimane ancora la stessa a quanto pare: è dovuto per caso a riflessioni interne dell'onda? Non conosco bene l'argomento come potete vedere anche perché non l'abbiamo visto in maniera dettagliata ma mi piacerebbe avere almeno una vaga idea di cosa succede, se non avete voglia di spiegarlo perché troppo lungo mandatemi per favore almeno qualche link buono dove lo spiega (anche in inglese).

[Ianero]

il vettore del campo elettrico non si trova più in un piano ma nello spazio 3D

L'hai detto un po' male ma il concetto ce l'hai.

con conseguenze sul vettore di pointing che in teoria indica anche la direzione di propagazione che però dentro la guida rimane ancora la stessa a quanto pare

Già, a causa delle proprietà dell'operazione di prodotto vettoriale.

è dovuto per caso a riflessioni interne dell'onda?

Sì, le onde non TEM si propagano in guida per riflessioni multiple. La sovrapposizione di tutti i campi riflessi, a regime, fornisce la geometria dei modi.

[Ianero]

Dimenticavo, quello che hai detto sul vettore di Poynting in guida è vero.
In generale tale vettore non indica la direzione di propagazione dell'onda elettromagnetica, ovvero la direzione in cui la variazione di fase è massima, ma indica invece la direzione di propagazione dell'energia.
Per vedere una differenza tra i due concetti, basta pensare alla luce nei mezzi anisotropi.

[nordest]

Grazie mille per le risposte. Anche riguardo al vettore di Poyting ci sono (I mezzi anisotropi li conosco, almeno quelli uniassici).