- •Лабораторна робота № 45 визначення індукції магнітного поля за допомогою терезів ампера
- •1. Магнітне поле. Індукція магнітного поля . Силові лінії магнітного поля. Потік вектора індукції магнітного поля (магнітний потік).
- •2. Дія магнітного поля на провідник з струмом. Сила ампера
- •3. Терези ампера та методика визначення індукції магнітного поля
- •4. Послідовність виконання роботи
- •5. Обробка експериментальних даних
- •Лабораторна робота № 46 визначення горизонтальної складової напруженості магнітного поля землі
- •1. Магнітне поле та його характеристики
- •2. Елементи земного магнетизму
- •3. Методика експериментального визначення горизонтальної складової напруженості магнітного поля землі
- •4. Послідовність виконання роботи
- •Лабораторна робота №47. Визначення питомого заряду електрона
- •1. Магнітне поле. Дія магнітного поля на рухомий заряд. Сила лоренца
- •2. Рух заряджених частинок в магнітному полі.
- •3. Практичне значення руху заряджених частинок в магнітному полі
- •4. Методика експериментального визначененя питомого заряду електрона
- •5. Послідовність виконання роботи
- •Лабораторна робота №49 визначення точки кюрі феромагнетиків
- •2. Діамагнетики, парамагнетики і феромагнетики
- •3. Природа феромагнетизму
- •4. Точка кюрі для феромагнетиків. Фазовий перехід іі роду
- •5. Експериментальне визначення точки кюрі феромагнетиків
- •6. Послідовність виконання роботи.
- •3. Природа феромагнетизму. Намагніченість феромагнетиків. Крива намагнічення
- •4. Магнітний гістерезис. Петля гістерезису
- •5. Методика експериментального методу зняття петлі гістерезису за допомогою осцилографа
- •6. Послідовність виконання роботи
- •7. Розрахунок залишкового намагнічення та коерцитивної сили досліджуваного феромагнетика
- •8. Додаткове завдання: визначення магнітної проникності досліджуваного феромагнетика
- •9. Застосування феромагнітних матеріалів
- •Лабораторна робота № 53 вивчення роботи релаксаційного генератора
- •1. Поняття про релаксаційні коливання.
- •2. Струм в газах. Види газових розрядів.
- •3. Релаксаційний генератор на неоновій лампі.
- •4. Принцип експериментального методу.
- •5. Оцінка похибок експерименту.
- •6. Послідовність виконання роботи.
- •7. Додаткове завдання 1.
- •8. Додаткове завдання 2.
- •Лабораторна робота № 54 визначення індуктивності соленоїда та ємності конденсатора методом вимірювання їх реактивних опорів у колі змінного струму
- •1. Змінний електричний струм
- •2. Активний опір в колі змінного струму
- •4. Індуктивність у колі змінного струму
- •5. Активний опір, індуктивність та ємність у колі змінного струму
- •6. Принцип експериментального визначення ємності конденсатора методом вимірювання його реактивного опору.
- •7. Визначення індуктивності соленоїда
- •8. Похибки методу
- •9. Послідовність виконання роботи
- •9. Приклади технічного застосування індуктивного та ємнісного опорів.
- •10. Контрольні питання
- •Лабораторна робота № 55 вивчення резонансу в електричному коливальному контурі
- •1. Електричний коливальний контур. Вільні незатухаючі коливання
- •2. Вільні затухаючі коливання в контурі
- •3. Вимушені коливання в контурі. Явище резонансу
- •4. Послідовність виконання роботи
- •Контрольні питання
- •Лабораторна робота № 60 визначення довжини електромагнітної хвилі за допомогою двопровідної лінії
- •1. Основи теорії максвелла
- •2. Електромагнітні хвилі.
- •3. Стояча електромагнітна хвиля.
- •4. Експериментальне дослідження стоячих електромагнітних хвиль.
- •5. Послідовність виконання лабораторної роботи.
- •6 .Випромінювання і прийом електромагнітних хвиль. Передача інформації за допомогою електромагнітних хвиль.
- •Контрольні питання.
- •Перелік використаних джерел
2. Електромагнітні хвилі.
З рівнянь Максвела випливає, що змінне магнітне поле породжує змінне електричне поле (рівняння 60.1), а змінне електричне поле в свою чергу породжує змінне магнітне поле (рівняння 60.3). Таким чином, якщо створити змінні електричне чи магнітне поле, та в навколишньому просторі виникає послідовність взаємних перетворень електричного і магнітного полів, які поширюються від точки до точки простору. Такий процес буде періодичним в часі і просторі, а значить являє собою хвилю, яка називається електромагнітною.
Таким чином, електромагнітна хвиля- це процес поширення в просторі взаємозв'язаних змінних електричних і магнітних полів і як випливає з рівняння Максвела - біжуча електромагнітна хвиля описується рівняннями:
(60.10)
(60.11)
звідки швидкість поширення електромагнітних хвиль визначається співвідношенням 60.12
(60.12)
Для вакууму за цією формулою отримаємо, що швидкість поширення електромагнітних хвиль дорівнює швидкості поширення світла с = 3108 м/с (далі буде показано, що світло теж є електромагнітною хвилею).
Наслідком теорії Максвела є також поперечність електромагнітних хвиль в яких вектори напруженості електричного і магнітного полів взаємно перпендикулярні і ці вектори коливаються в однакових фазах. Миттєві значення тав будь-якій точці зв'язані співвідношенням
(60.12)
Для хвилі будь-якої природи вводиться поняття фронту хвилі, тобто геометричного місця точок з однаковою фазою коливань (або геометричного місця точок то яких дійшли коливання). Якщо фронт хвилі являє собою сферу, то говорять - сферична хвиля, якщо ж фронт хвилі площина, то маємо справу з плоскою хвилею.
На рис. 60.2 наведено графік плоскої електромагнітної хвилі. Цей графік являє собою "моментальну фотографію" хвилі, тобто значення векторівтав даний момент часу в різних точках простору. Для іншого моменту часу ця картина буде зміщена в напрямі вісіxі фронт хвилі переміщається у вакуумі з швидкістю 3108 м/с.
Для плоскої електромагнітної хвилі рівняння 60.10 та 60.11 приймають більш простий вигляд:
(60.14)
(60.15)
Розв'язками рівняння 60.14 та 60.15 є функції 60.16 та 60.17 відомі як рівняння біжучої хвилі:
(60.16)
(60.17)
де Е0таН0максимальні (амплітудні) значення напруженості електричного і магнітного полів,- кругова (циклічна частота),k- хвильове число, яке дорівнює
(60.18)
- довжина електромагнітної хвилі - найменша відстань між точками, де коливання вектора (або) відбуваються в однакових фазах. Довжину електромагнітної хвилі можна визначити також як відстань, що пройде хвиля за чаєТрівний періоду коливань (див. рис. 60.2)
(60.19)
Біжуча електромагнітна хвиля переносить енергію. Енергетичною характеристикою електромагнітної хвилі є вектор густини потоку електромагнітної енергії S(60.20) і цей вектор називається вектором Умова-Пойнтінга.1
(60.20)
Вектор Умова-Пойнтінга напрямлений в сторону поширення електромагнітної хвилі, а його модуль чисельно дорівнює енергії, яку переносить електромагнітна хвиля за одиницю часу через одиничну площадку орієнтовану перпендикулярно поширенню хвилі і вимірюється в Дж/(м2с).