Энергия магнитного поля
Магнитное поле, подобно электрическому является носителем энергии. Естественно предположить, что энергия магнитного поля равна работе, которая затрачивается током на создание этого поля.
Работа по созданию магнитного потока Ф в контуре индуктивностью L будет равна:
Следовательно, энергия магнитного поля, связанного с контуром,
Энергию магнитного поля можно представить как функцию величин, характеризующих это поле в окружающем пространстве. Для этого рассмотрим частный случай — однородное магнитное поле внутри длинного соленоида.
Магнитное поле соленоида однородно и сосредоточено внутри него, поэтому энергия заключена в объеме соленоида и распределена в нем с постоянной объемной плотностью
Формула справедлива и для неоднородных полей.
Основы теории электромагнитного поля Электрические колебания
Электрические колебания в колебательном контуре можно сопоставить с механическими колебаниями маятника, сопровождающимися взаимными превращениями потенциальной и кинетической энергий маятника.
В данном случае энергия электрического поля конденсатора (Q2/(2C)) аналогична потенциальной энергии маятника, энергия магнитного поля катушки (LQ2/2) — кинетической энергии, сила тока в контуре — скорости движения маятника. Индуктивность L играет роль массы т, а сопротивление контура — роль силы трения, действующей на маятник.
Согласно закону Ома, для контура, содержащего катушку индуктивностью L, конденсатор емкостью С и резистор сопротивлением R,
где
IR—напряжение
на резисторе, Uc=Q/C—напряжение
на конденсаторе,
– э.д.с. самоиндукции, возникающая в
катушке при протекании в ней переменного
тока (
–
единственная э.д.с. в контуре). Следовательно,
(143.1)
Разделив
(143.1) на L
и подставив
получим дифференциальное уравнение
колебаний заряда Q
в контуре:
В данном колебательном контуре внешние э.д.с. отсутствуют, поэтому рассматриваемые колебания представляют собой свободные колебания. Если сопротивление R=0, то свободные электромагнитные колебания в контуре являются гармоническими. Тогда из получим дифференциальное уравнение свободных гармонических колебаний заряда в контуре.
Электромагнитные волны и их свойства
Электромагнитная волна — переменное электромагнитное поле, распространяющееся в пространстве с конечной скоростью.
Источником электромагнитных волн в действительности может быть любой электрический колебательный контур ила проводник, по которому течет переменный электрический ток.
Свойства
Электромагнитные волны могут поглощаться веществом. Это обусловлено резонансным поглощением энергии заряженными частицами вещества.
Попадая на границу раздела двух сред, часть волны отражается, а часть проходит в другую среду, преломляясь. Если второй средой является металл, то прошедшая во вторую среду волна быстро затухает, а большая часть энергии отражается в первую среду.
Для электромагнитных волн справедливы свойства дифракции - отклонение направления их распространения от прямолинейного, которое наблюдается у края преграды или при прохождении через отверстие. Интерференции - способность когерентных волн к наложению; поляризации и другие.
Электромагнитная волна является поперечной.
