Solution: The equations are:
1)  (Ñ x H) x  =  Ne vx  +   j w εo Ex  
2)  (Ñ x H) y  =  Ne v y  +   j w εo Ey  
3)  (Ñ x H) z  =  N e vz  +   j w εo Ez  
And we know:
vx = { j  (m w /q) E x  + E y B z}/ B z 2 -  m 2 w 2 /q 2
vy = { j  (m w /q) E y  + E x B z}/ B z 2 -  m 2 w 2 /q 2
vz = - j q Ez  /m w
Substitute the v's into the correct equations (1), (2) and (3), and let q = e  ( 1.6 x  10-19 C ) to get:
1b)  (Ñ x H) x  = 
Ne {j  (m w /q) E x  + E y B z}/ B z 2 -  m 2 w 2 /e 2 }  +     j w εo Ex  
2b)     (Ñ x H) y  = 
 Ne { j  (m w /q) E y  + E x B z}/ B z 2 -  m 2 w 2 /e 2  }    +   j w εo Ey  
3b)  (Ñ x H) z  =  Ne (- j e Ez  / m w)   +   j w εo Ez  
After some algebra, we obtain:
(Ñ x H) x  = 
  j w εo  E x   [1 + Ne 2  /εom ( w g 2     - w 2)] 
+  NE y q 2   w g  /εom ( w g 2     - w 2) 
(Ñ x H) y  = 
 j w εo  E y   [1 + Ne 2 /εom ( w g 2     - w 2)]  
-    NE y q 2 w g  / m( w g 2     - w 2) 
(Ñ x H) z  =
j w εo  E z   [1 -  Ne 2 /εom w 2]
Now, assume:      
w  >>  w g 
Then we see: 
(Ñ x H) x  = 
  j w εo  E x   [1 + Ne 2 /εom ( w 2)] 
(Ñ x H) y  = 
 j w εo  E y   [1 + Ne 2 /εom ( w 2)]  
(Ñ x H) z  =
j w εo  E z   [1 -  N e 2 /εom w 2]
I.e.  All the relations become identical in form.
2) The Earth's ionosphere has a plasma number density of  
 10 12     electrons per cubic meter.  Find the (critical)  radio frequency of this source.  
Solution:
The critical frequency is given by:
f o =   9 Ö N
Where N  = 10 12     
Then:  f o     =   9 Ö 10 12 
=   9  x 10 6   cycles per second   
Or:   9 MHz
No comments:
Post a Comment