«Електромагнітних хвилі»

План лекції

Література

С. І. Плоткін «Радиотехнические цепи с распределенными параметрами» Київ 1984р. 152с.

Зміст лекції

2.1 Вільне електромагнітне поле

Утворення вільної ЭМП

Перетворення змінного магнітного поля на електричне.

Відповідно до закону електромагнітної індукції Фарадея, в провіднику, що перетинається магнітним полем наводиться ЭДС індукції:

Її величина пропорційна швидкості зміни магнітного потоку, що перетинає провідник, - 𝑑Ф/𝑑𝑡. Ця зміна може відбуватися або за рахунок руху провідника, або за рахунок руху або зміни в часі магнітного потоку - Ф.

ЭДС - це різниця потенціалів, що виникає на кінцях провідника за рахунок скупчення електронів на одному його кінці і позитивних зарядів, - на іншому.

Сила викликає переміщення електронів по провідникові і зберігає нерівноважний стан (протидіє кулонівським силам взаємного тяжіння різнойменних зарядів) називається напруженістю електричного поля. Наявність провідника не обов'язкова умова існування електричного поля.

Рис. 2.1

а) виникнення електричного поля

б) взаємне розташування векторів

Електричне поле виникає у будь-якому середовищі, якщо в ній змінюється магнітне поле.

Амплітуда напруженості електричного поля - E_m пропорційна амплітуді напруженості магнітного поля - H_m, швидкості його руху - V і абсолютній магнітній проникності середовища - µ_а:

Тут µ_а=µ µ₀, де µ - відносна магнітна проникненість середовища, а µ₀ - магнітна постійна вакууму. У системі СІ:

Гн/м

На відміну від електростатичного поля, силові лінії якого починаються на позитивних, а закінчуються на негативних зарядах, електричне поле, що виникає при зміні магнітного в просторі, вільному від зарядів, є вихровим. Його силові лінії замкнуті. Вони охоплюють силові лінії магнітного поля і розташовані в перпендикулярній до них площині.

Рис. 2.2

а) виникнення магнітного поля

б) взаємне розташування полів

Перетворення змінного електричного поля на магнітне.

У ланцюзі змінного струму з конденсатором навколо провідників, в яких протікає струм провідності, - 𝑖_𝑛𝑝, виникає магнітне поле, силові лінії якого - концентричні кола в площині перпендикулярної струму. Таке - ж магнітне поле виникає і навколо конденсатора, між обкладинками якого немає струму провідності. Відповідно до закону нерозривності струму було встановлено, що між обкладинками виникає змінний струм зміщення - 𝑖_см. Така назва виникла у зв'язку з коливальним зміщенням пов'язаних електричних зарядів діелектрика за рахунок його поляризації під дією змінного електричного поля.

Проте, як виявилося, таке - ж магнітне поле виникає і навколо вакуумного конденсатора, між обкладаннями якого немає ніякої речовини. Тому струм зміщення це не що інше, як зміна електричного поля. Таким чином:

Магнітне поле виникає у будь-якому середовищі, якщо в ній змінюється електричне поле.

Амплітуда напруженості магнітного поля розраховується по формулі:

У ній абсолютна діелектрична проникність: ℰ_𝑎=ℰ ℰ₀, де: 𝜀- відносна діелектрична проникність середовища, а ℰ₀ - електрична постійна вакууму. У системі одиниць СІ:

.

Силові лінії магнітного поля завжди замкнуті (поле вихрове) і орієнтовані перпендикулярно е.с.л., охоплюючи їх.

Отже, будь-яке виникнення в просторі магнітного поля, що змінюється, викликає появу електричного, яке, змінюючись, у свою чергу породжує магнітне поле і так далі. Цей процес носить хвилеподібний характер і називається електромагнітною хвилею (ЕМХ).