161. Відкритий коливальний контур. Випромінювання електромагнітних хвиль.
Електромагнітні хвилі – це процес поширення електромагнітних коливань у просторі з кінцевою швидкістю. Їх передбачив у 1832 році Фарадей, а в 1860 році теоретично довів Максвелл, а також встановив, що швидкість поширення електромагнітної хвилі є величиною скінченною і у вакуумі дорівнює швидкості світла (тобто c 3·108 м/с) Електромагнітна хвиля характеризується частотою. Розрізняють лінійну частоту ν й циклічну частоту ω = 2πν. В залежності від частоти електромагнітні хвилі належать до одного із спектральних діапазонів.
Іншою
характеристикою електромагнітної хвилі
є хвильовий вектор
.
Хвильовий вектор визначає напрямок
розповсюдження електромагнітної хвилі,
а також її довжину.
Довжина (λ) електромагнітної хвилі — це відстань, на яку поширюється хвиля за один період коливань
Довжина
електромагнітної хвилі
,
де k - хвильове число.
Для утворення інтенсивних електромагнітних
хвиль необхідно створити електромагнітні
коливання достатньо високої частоти.
Зміни
електромагнітного поля відбуваються
при зміні сили струму в провіднику, а
сила струму в провіднику змінюється
при зміні швидкості руху електричних
зарядів в ньому, тобто при русі зарядів
з прискоренням.
Отже,
електромагнітні хвилі повинні виникати
при прискореному русі електромагнітних
зарядів.
У 1888 році німецький учений Герц експериментально відкрив електромагнітні хвилі, передбачені теорією. Учений сконструював високочастотний генератор електричних коливань і резонатор – приймач цих коливань. Частота коливань буде тим більшою, чим менше значення індуктивності котушки та електроємності конденсатора. Для цього коливальний контур Герц зробив відкритим.
Відкритий коливальний контур випромінює електромагнітні хвилі, оскільки в процесі коливань у контурі електрони рухаються з прискоренням.
При
збудженні у відкритому коливальному
контурі коливань із великою амплітудою
навколо контуру виникають поля
і
,
пов’язані із зарядами і струмом у
контурі. Змінні поля
і
індукують
відповідно поля
i
.
Далі поля
і
,
взаємно індукуючи одне одного, утворюють
вільне електромагнітне поле.
П
ри
поширенні електромагнітної хвилі
вектори напруженості Е
і магнітної індукції
INCLUDEPICTURE
"http://subject.com.ua/physics/zno/zno.files/image615.gif"
\* MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE
"http://subject.com.ua/physics/zno/zno.files/image615.gif"
\* MERGEFORMATINET
перпендикулярні
напрямку розповсюдження хвилі і взаємно
перпендикулярні між собою. Практичне
застосування
електромагнітних хвиль для встановлення
зв'язку без проводів продемонстрував
7 травня 1895 російський фізик О. Попов.
Цей день вважається днем народження
радіо.
162. Рівняння електромагнітної поля.
Рівняння руху для електромагнітного поля називаються рівняннями Максвелла.
Рівня́ння Ма́ксвелла — це основні рівняння класичної електродинаміки, які описують електричне та магнітне поле, створене зарядами й струмами.
Електромагнітне поле не потребує для себе якого-небудь носія типа твердого, рідкого або газоподібного тіла, воно само є матеріальним полем і може поширювати обурення у вакуумі і з кінцевою швидкістю.
Проте вона унаслідок своєї внутрішньої противоречивості нагадувала Максвеллу Вавилонську башту. Відмовившись від деяких законів, зберігши і обоб¬щив інші, наділивши кожну математичну операцію фізичним сенсом і в той же час давши кожній фізичній величині чітку математичну характеристику, Максвелл прийшов до свого знаменитого рівнянням електромагнітного поля:
INCLUDEPICTURE
"http://www.kspu.kr.ua/wiki/images/6/6b/Vova1.jpg"
\* MERGEFORMATINET
де Е — вектор напруженості електричного поля; D — вектор електричної індукції; B — вектор магнітної індукції; Н — вектор напруженості магнітного поля; р — щільність заряду; j — струм