Главное условие возникновения электромагнитной волны — ускоренное движение электрических зарядов.
Лекция: Электромагнитные волны
Электромагнитное поле и электромагнитные волны.
В окружающем нас мире существуют объекты, которые человек не воспринимает с помощью органов чувств. Для измерения характеристик этих объектов человек может воспользоваться только специальными техническими устройствами. Такими объектами являются электрическое и магнитное поля.
Изучив явление электромагнитной индукции, Фарадей пришел к выводу, что вихревое электрическое поле возникает при изменении во времени магнитного поля. Изменяющееся во времени магнитное поле можно создать в данной точке пространства, если придвигать к ней магнит или менять силу тока в проводе, который расположен рядом с этой точкой.
В 1864 году английский физик Джеймс Клерк Максвелл проанализировал все известные к тому времени законы электродинамики и сделал попытку применить их к изменяющимся во времени электрическому и магнитному полям. Он обратил внимание на ассиметрию взаимосвязи между электрическими и магнитными явлениями. Максвелл ввел в физику понятие вихревого электрического поля.
Максвелл предложил новую трактовку закона электромагнитной индукции, открытой Фарадеем в 1831 г.:
Всякое изменение магнитного поля порождает в окружающем пространстве вихревое электрическое поле, силовые линии которого замкнуты.
Переменное магнитное поле порождает электрическое поле с замкнутыми силовыми линиями (линии напряженности охватывают линии магнитной индукции (рис. 1, а). Чем быстрее меняется магнитная индукция, тем больше напряженность электрического поля. При возрастании магнитной индукции направление напряженности образует левый винт с направлением вектора.
|
|
|
Итак, магнитное поле порождает электрическое. Максвелл допустил, что переменное электрическое поле, в свою очередь, порождает магнитное. Во всех случаях, когда электрическое поле изменяется со временем, оно порождает магнитное поле. Линии магнитной индукции этого поля охватывают линии напряженности электрического поля (рис. 1, б) подобно тому, как линии напряженности электрического поля охватывают линии индукции переменного магнитного поля. Но только при возрастании напряженности электрического поля направление вектора индукции возникающего магнитного поля образует правый винт с направлением вектора.
Итак:
Изменяющееся во времени электрическое поле порождает в окружающем пространстве магнитное поле.
Гипотеза Максвелла была лишь теоретическим предположением, не имеющим экспериментального подтверждения, однако на ее основе Максвеллу удалось записать систему уравнений, описывающих взаимные превращения электрического и магнитного полей, то есть систему уравнений электромагнитного поля.
|
|
|
После открытия взаимосвязи между электрическим и магнитным полями стало ясно, что эти поля не существуют обособленно, независимо одно от другого. Нельзя создать переменное магнитное поле без того, чтобы одновременно в пространстве не возникло и электрическое поле. И наоборот, переменное электрическое поле не может существовать без магнитного.
Переменные электрическое и магнитное поля существуют одновременно и образуют единое электромагнитное поле.
Электромагнитное поле – это особая форма материи – совокупность электрического и магнитного полей - с помощью которой осуществляется электромагнитное взаимодействие.
Материальность электромагнитного поля:
1. Можно зарегистрировать.
2. Существует независимо от нашей воли и желания.
3. Имеет большую, но конечную скорость.
Разрабатывая теорию электромагнитного поля Д. Максвелл в 60-х годах IXX века теоретически обосновал возможность существования электромагнитных волн и даже вычислил скорость их распространения. Она совпала со скоростью света v=с=3*108м/с. Это дало Максвеллу основание сделать заключение: свет – это один из видов электромагнитных волн.
|
|
|
Вокруг неподвижного заряда существует только электрическое поле. Вокруг заряда, движущегося с постоянной скоростью, возникает электромагнитное поле. При ускоренном движении заряда происходит излучение электромагнитной волны, которая распространяется в пространстве с конечной скоростью.
Изменяющееся во времени и распространяющееся в пространстве электромагнитное поле образует электромагнитную волну.
Электромагнитные волны поперечны – векторы и перпендикулярны друг другу и лежат в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны.
В электромагнитной волне происходят взаимные превращения электрического и магнитного полей.
Электромагнитные волны распространяются в веществе с конечной скоростью
Скорость электромагнитных волн в вакууме (ε = μ = 1): 300000 км/с = 3·108 м/с
Главное условие возникновения электромагнитной волны — ускоренное движение электрических зарядов.
Радиосвязь — это разновидность беспроводной связи, у которой в качестве сигнала используются, распространяемые в пространстве, радиоволны.
Принципы радиосвязи далеко не новы. За это время радиосредства прошли путь от первых передатчиков сигналов азбуки Морзе до систем спутниковой связи. Радиоэфир наполнился музыкой радиостанций, сигналами далеких галактик и нашими разговорами. Однако с тех пор не изменилось главное - радиоволны.
|
|
|
Г. Герц в 1888 г. экспериментально доказал существование электромагнитных волн.
А. С. Попов повторил эти опыты и в апреле 1895 г. создал первый приемник.
7 мая 1895 г. демонстрация прибора на заседании Русского физико-химического общества. Дальность — 250 м; 1899 г.— 20 км; 1901 г. — 150 км.
Попов впервые использовал когерер и приемную антенну.
Дата добавления: 2021-04-15; просмотров: 111; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!