−

(магнитных зарядов нет), закон Ома и связь Е и D, В и Н. Итак, полная система уравнений имеет вид:

Физическая сущность уравнений Максвелла сводится к следующему. Разделение электромагнитного поля на электрическое и магнитное имеет лишь относительный характер. Если с точки зрения одной инерциальной системы отсчета существует лишь электрическое поле, то с точки зрения другой инерциальной системы отсчета, движущейся относительно первой со скоростью V, наряду с электрическим полем существует и магнитное поле. Уравнения Максвелла позволяют решать основную задачу электродинамики: по заданным распределениям зарядов и токов находить Е и В.

4.КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ

4.1.КОЛЕБАТЕЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ

4.1.1.Общие сведения о колебаниях

Колебаниями называют периодические движения, совершаемые системой относительно некоторого среднего значения.

В зависимости от физической природы повторяющихся процессов различают механические колебания – колебания маятников, струн и т.д., электромагнитные колебания – колебания напряженностей электрических и магнитных полей в колебательном контуре и другие виды колебаний. Колебания различной природы подчиняются одинаковым закономерностям. Колебания лежат в основе многих физических явлений и технических процессов.

В зависимости от характера воздействия на систему различают собственные (незатухающие) колебания, свободные, вынужденные и другие.

Простейшими являются гармонические колебания, т.е. такие, при которых колеблющаяся величина изменяется по закону синуса или косинуса. Их и будем рассматривать в дальнейшем.

4.1.2. Механические колебания

Наиболее простым видом гармонических колебаний являются колебания математического маятника (рис. 3.13.1) – колебания материальной точки, подвешенной на невесомой нити. Если вывести тело из состояния равновесия, то возникает результирующая сила F, стремящаяся вернуть тело к прежнему положению. Запишем уравнение его движения. Т.к. сила F = mg sin ϕ направлена противоположно смещению маятника х, то

Этот момент заставляет отклоненный маятник вернуться в исходное состояние, поэтому уравнение его движения будет

Как видно, во всех случаях гармонические колебания описываются урав-

нением одного вида (4.1.2), (4.1.4), (4.1.7).

−

ϕ0 – начальная фаза.

Амплитуда и начальная фаза определяются начальными условиями –

В идеальном случае полная энергия гармонических колебаний остается постоянной, если потери энергии отсутствуют, такие колебания называют собственными. При этом вся потенциальная энергия переходит в кинетическую и на-

оборот. Поэтому в любой момент времени Wпол = WKmax = WPmax, где WKmax и WPmax – максимальные значения кинетической и потенциальной энергии.

4.1.4. Гармонические колебания в электрической системе

Простейшей системой, в которой могут возбуждаться электрические колебания, является замкнутая цепь, состоящая из конденсатора емкостью С и катушки с индуктивностью L (рис. 4.1.4). Ее называют колебательным контуром.