- •Резонанс напряжений и токов в цепи переменного тока. Векторные диаграммы.
- •Вихревое электрическое поле. Ток смещения.
- •Эк4спериментальноре получение электромагнитных волн, их виды и св-ва. Дифф ур электромагнитной волны.
- •Энергия и импульс электромагнитной волны. Плотность энергии электромагнитной волны. Вектор Умова-Пойнтинга.
- •Эффект Доплера для электромагнитной волны.
- •Распространение радиоволн в разных средах.
№49
Резонанс напряжений и токов в цепи переменного тока. Векторные диаграммы.
Резонанс напряжений наблюдается в контуре, составленного из последовательно соединенных R, C, L. Если в этом контуре wL=(wC)^-1 (1) то угол сдвига фаз между током и напряжением =0. Условию (1) удовлетворяет частота wp=(LC)^(-1/2). В данном случае общее сопротивление Z=(R2+(wL-1/wC)2)^1/2 становится равном R и ток становится максимальным. Резонанс напряжений (последовательный резонанс) – увеличение силы тока при приближении частоты переменного напряжения с собственной частотой колебат.системы.
Резонанс токов наблюдается в контуре,
с
оставленном
из параллельно соединенных C
и L.
(РИС.(I1 там где C )) Если питающее напряжение
U=UmCoswt, то в первой ветви I1=Im1Cos(wt-φ1),
а во второй I2=Im2Cos(wt-φ2), амплитуды которых
равны соответственно I1=Um/wL и I2=Um/(1/wC).
Тогда разность фаз φ1- φ2 =π и амплитуда
силы тока в неразветвленной цепи
Im=|Im1-Im2|=Um|wC-1/wL|. Если w=wр=(LC)^-1/2 то Im1=Im2 и Im=0. Явление резкого уменьшения амплитуды силы тока во внешней цепи, питающей параллельно включенные C и L, при приближении частоты напряжения к резонансной частоте называется резонансом токов (параллельным резонансом). Используется для выделения одного определенного колебания из сигнала сложной формы.
№50
Вихревое электрическое поле. Ток смещения.
По Максвеллу, изменяющееся во времени маг.поле порождает элект.поле EB , циркуляция которого равна {L}EBdl= -dФ/dt. Подставляя выражение Ф=∫{S}BdS получаем §{L}EBdl= -d(∫{S}BdS)/dt. Если поверхность и контур неподвижны, то дифференцирование можно заменить на интегрирование {L}EBdl=-∫{S}(dB/dt)dS. А циркуляция вектора напряженности электростатического поля вдоль замкнутого контура равна §{L}Eqdl=0. Сравнивая эти выражения видно что между полями EB и Eq имеется принципиальное различие: циркуляция вектора EB в отличии от циркуляции вектора Eq не равна 0. Следовательно, эл.поле , возбуждаемое маг.полем, как и само магнитное, является вихревым.
Для установления закономерности между меняющимся эл. и маг. полями Максвелл ввел понятие тока смещения. §{S}DdS=q dq/dt=d(§{S}DdS)/dt dq/dt=§{S}(dD/dt)dS от сюда следует что плотность тока смещения равна jсм= dD/dt Iсм= §{S}jсмdS током смещения называется физ.величина равная потоку вектора плотности тока смещения сквозь поверхность S. Ток смещения является источником вихревого маг.поля и не сопровождается выделением теплоты. В диэлектриках плотность тока смещения состоит из двух составляющих так как D=ε0E+P то jсм= ε0dE/dt+dP/dt , где ε0dE/dt-плотность тока смещения в вакууме, dP/dt-плотность тока поляризации.
№51
Система ур Максвелла для электромагнитного поля в интегральной и дифф формах и их физ смысл.
Интегральная форма:
{L}Edl=-∫{S}(dB/dt)dS Циркуляция вектора напряженности эл.поля по произвольному замкнутому контуру, мысленно проведенному в эл.-маг. поле равна взятой с «-» скорости изменения магнитного потока сквозь поверхность, ограниченную этим контуром. Это уравнение показывает, что источниками эл.поля могут быть не только эл.заряды, но и изменяющиеся во времени магнитные поля.
§{L}Hdl=∫{S}(dB/dt)dS=Iмакро+Iсм Циркуляция вектора напряженности маг.поля по произвольному, неподвижному, замкнутому контуру, мысленно проведенному в эл.-маг. поле равна алгебраической сумме макротока и тока смещения сквозь поверхность, ограниченную этим контуром. Это уравнение показывает, что маг.поля могут возбуждаться либо движущимися эл.зарядами, либо изменяющимися во времени эл.полями.
По теореме Острог.-Гауса §{S}DdS=q и если заряд распределен внутри замкнутой поверхности непрерывно с объемной плотностью ρ, то §{S}DdS=∫{V}ρdV Поток вектора эл.смещения через произвольную, неподвижную, замкнутую поверхность, мысленно проведенную в эл.-маг. поле равен суммарному свободному эл.заряду, находящемуся внутри области, ограниченной этой поверхностью.
Теорема Острог.-Гауса для поля B §{S}BdS=0 Магнитный поток через произвольную, неподвижную, замкнутую поверхность, мысленно проведенную в эл.-маг. поле равен 0.
Дифференциальная форма:
rotE=-dB/dt
rotH=j+dD/dt
divD=ρ
divB=0
Материальные ур-ия:
D=εε0E
B=μμ0H
j=γE, где γ-удельная проводимость
№52
Относительность электрических и магнитных полей. Преобразования Лоренца для электрических и магнитных полей.
Принцип относительности для эл-маг.явлений: Все системы отсчета движущиеся относительно друг друга равномерно и прямолинейно равноправны между собой и во всех системах законы эл-маг явлений одинаковы.
Рассмотрим две системы К(неподвижную) и К’(движ. со скоростью V относительно К). Будем считать, что эл.поле в К направленно вдоль Y, а магн. вдоль Z.
Преобразования Лоренца:
E’x’=Ex H’x’=Hx
((1-β^2)^1/2)E’y’=Ey-VBz ((1-β^2)^1/2)H’y’=Hy+VDz
((1-β^2)^1/2)E’z’=Ez+VBy ((1-β^2)^1/2)H’z’=Hz-VDy
B’x’=Bx D’x’ =Dx
((1-β^2)^1/2)B’y’=By+V/c2 Ez ((1-β^2)^1/2)D’y’=Dy-V/c2Hz
((1-β^2)^1/2)B’z’=Bz-V/c2 Ey ((1-β^2)^1/2)D’z’=Dz+V/c2Bz
Если в одной системе координат сущ. только эл.поле, а магн.поля нет, то в другой системе координат будет эл. и маг. поля.
Рассмотрим изменение эл.поля заряда при его движении. (РИС зарядов)
Для наблюдателя относительно которого заряд покоится силовые линии расходятся во все стороны с одинаковой густотой. А для наблюдателя относительно которого заряд движется эл.поле будет другим. Силовые линии поворачиваются так, чтобы стать ┴ направлению движения. Существенные изменения эл.поля заметно если скорость заряда приближается к скор.света.
№53
