Скорость электромагнитной волны.
Скорость света в вакууме 
, а фазовая скорость электромагнитной волны в среде 
. Видно, что в среде скорость распространения электромагнитных волн меньше, чем в вакууме ( 
).
Величина 
– показатель преломления среды, зависит от электрических и магнитных свойств среды.
Энергия электромагнитной волны.
Объемная плотность энергии электромагнитного поля равно сумме его электрической и магнитной энергий. В линейной однородной изотропной среде объёмная плотность энергииравна:
где 
– скорость света в вакууме, 
– фазовая скорость электромагнитной волны в среде.
Вектор плотности потока энергии для механических волн (вектор Умова) задается формулой 
. Вектор плотности потока энергии для электромагнитной волн называется вектором Умова–Пойнтинга. Для бегущей монохроматической волны вектор Умова–Пойнтинга определяется соотношением:
.
В случае плоской линейно поляризованной волны величина вектора Умова–Пойнтинга направлен в сторону распространения волны (направления переноса энергии) и численно равен:
.
Интенсивность волны равна среднему значению вектора Умова–Пойнтинга за период его полного колебания: 
.
- В чём заключается поляризация диэлектриков? Какие заряды называются индуцированными?
При помещении диэлектриков во внешнее электрическое поле возникает не равный нулю результирующий электрический момент диэлектрика, или, другими словами, поляризация диэлектрика. Поляризацией диэлектрика называется процесс ориентации диполей или появления под воздействием внешнего электрического поля ориентированных по полю диполей.
|
|
|
Степень поляризации диэлектрика характеризуется векторной величиной, которая называется поляризованостью или вектором поляризации (P). Поляризованность определяется как электрический момент единицы объема диэлектрика
,
где N - число молекул в объеме 
. Поляризованность P часто называют поляризацией, понимая под этим количественную меру этого процесса.
Если во внешнее электростатическое поле внести нейтральный проводник, то свободные заряды (электроны, ионы) будут перемещаться: положительные — по полю, отрицательные — против поля (рис. а). На одном конце проводника будет скапливаться избыток положительного заряда, на другом — избыток отрицательного. Эти заряды называются индуцированными. Процесс будет происходить до тех пор, пока напряженность поля внутри проводника не станет равной нулю, а линии напряженности вне проводника — перпендикулярными его поверхности (рис. б). Таким образом, нейтральный проводник, внесенный в электростатическое поле, разрывает часть линий напряженности; они заканчиваются на отрицательных индуцированных зарядах и вновь начинаются на положительных. Индуцированные заряды распределяются на внешней поверхности проводника. Явление перераспределения поверхностных зарядов на проводнике во внешнем электростатическом поле называется электростатической индукцией.
|
|
|
Из рис. б следует, что индуцированные заряды появляются на проводнике вследствие смещения их под действием поля, т. е. s является поверхностной плотностью смещенных зарядов.
-
Как распределяется магнитное поле, создаваемое прямым током?
Магнитное поле прямого тока —тока, текущего по тонкому прямому про воду бесконечной длины (рис.). В произвольной точке А, удаленной от оси проводника на расстояние R, векторы dB от всех элементов тока имеют одинаковое направление, перпендикулярное плоскости чертежа («к нам»). Поэтому сложение векторов dB можно заменить сложением их модулей. В качестве постоянной интегрирования выберем угол а (угол между векторами dl и r), выразив через него все остальные величины. Из рис. следует, что 
(радиус дуги CD вследствие малости dl равен r, и угол FDC по этой же причине можно считать прямым). Подставив эти выражения в Модуля вектора dB 
, получим, что магнитная индукция, создаваемая одним элементом проводника, равна
|
|
|
Для магнитного поля, как и для электрического, справедлив принцип суперпозиции:магнитная индукция результирующего поля, создаваемого несколькими токами или движущимися зарядами, равна векторной сумме магнитных индукций складываемых полей, создаваемых каждым током или движущимся зарядом в отдельности:
Так как угол а для всех элементов прямого тока изменяется в пределах от 0 до π, то
Следовательно, магнитная индукция поля прямого тока
- Как осуществляется вывод уравнения для энергии магнитного поля? Каким образом появляется локализация энергии магнитного поля?
При отключении катушки индуктивности от источника тока лампа накаливания, включенная параллельно катушке, дает кратковременную вспышку. Ток в цепи возникает под действием ЭДС самоиндукции. Источником энергии, выделяющейся при этом в электрической цепи, является магнитное поле катушки.
Энергию магнитного поля катушки индуктивности можно вычислить следующим способом. Для упрощения расчета рассмотрим такой случай, когда после отключения катушки от источника ток в цепи убывает со временем по линейному закону. В этом случае ЭДС самоиндукции имеет постоянное значение, равное
|
|
|
,
где t – промежуток времени, за который сила тока в цепи убывает от начального значения I до 0.
За время t при линейном убывании силы тока от I до 0 в цепи проходит электрический заряд:
, поэтому работа электрического тока равна 
Эта работа совершается за счет энергии магнитного поля катушки. Энергия магнитного поля катушки индуктивности равна половине произведения ее индуктивности на квадрат силы тока в ней:
Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 608; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!