Физика (Магнетизм)_ЛЕКЦИИ И ВОПРОСЫ / OF5_6_Теория Максвелла Электромагнитные колебания и волны_mini
.pdfАналогии между электрическими и электромагнитными физическими законами
Груз на |
Крутильн |
Математи |
Физическ |
Колебател |
пружине |
ый |
ческий |
ий |
ьный |
маятник |
маятник |
маятник |
контур |
|
m |
|
I |
|
l |
|
L |
T = 2π |
|
T = 2π |
T = 2π |
T = 2π |
T = 2π |
LC |
|||||
|
|
|
|
|
|
||||
k |
χ |
g |
g |
|
|
© А.В. Бармасов, 1998-2013 |
41 |
12+ |
|
Аналогии между различными колебательными системами
Механическая система |
Электрическая цепь |
|
|
Масса m |
Индуктивность L |
|
|
Жёсткость k |
Величина, обратная |
|
электроёмкости |
|
|
Коэффициент трения µ |
Сопротивление R |
|
|
Сила F |
Электродвижущая сила Ε |
|
|
Смещение x |
Заряд q |
|
|
Скорость v = x |
Сила тока I = q |
t |
t |
© А.В. Бармасов, 1998-2013 |
42 |
12+ |
|
Трансформатор Тесла
(Tesla coil)
Трансформатор Тесла (катушка Тесла) –
резонансный трансформатор, производящий высокое напряжение высокой частоты (запатентован Николой Теслой 22 сентября 1896 г. как «Аппарат для производства электрических токов высокой частоты и потенциала»).
Трансформатор Тесла представляет собой два связанных колебательных контура, настроенных на одну резонансную частоту. Первичная катушка обычно содержит несколько витков провода большого диаметра или медной трубки, а вторичная около 1000 витков провода меньшего диаметра. Обычно в процессе настройки подстраивают первичный контур под частоту вторичного путём изменения ёмкости конденсатора и числа витков первичной обмотки до получения максимального напряжения на выходе трансформатора.
© А.В. Бармасов, 1998-2013 |
43 |
12+ |
|
Трансформатор Тесла
(Tesla coil)
© А.В. Бармасов, 1998-2013 |
44 |
12+ |
|
Контрольные вопросы
Что такое колебательный контур?
Что называют электромагнитными колебаниями?
Какие электрические колебания называют свободными, а какие вынужденными?
Нарисуйте схему колебательного контура и объясните все стадии процесса превращения энергии при свободных электрических колебаниях в течение одного периода колебания.
Одинаковы ли по фазе колебания заряда и силы тока в колебательном контуре?
Какова аналогия между электрическими и механическими колебаниями?
Что называют собственной частотой колебательного контура?
Напишите формулу, определяющую период свободных электрических колебаний в колебательном контуре.
Какой колебательный контур называют закрытым? открытым?
© А.В. Бармасов, 1998-2013 |
45 |
12+ |
|
Литература
Жданов Л.С., Жданов Г.Л. Физика для средних специальных учебных заведений: Учеб. – 5-е изд., перераб. – М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987. – 512 с., §27.1.
Зисман Г.А., Тодес О.М. Курс общей физики. Том II. Электричество и магнетизм. – 4-е изд. – М.: Наука, 1969. – 368 с., §51.
Калашников С.Г. Электричество. – М.: Наука, 1977. – 592 с., §§207-211.
Матвеев А.Н. Электричество и магнетизм. – М.: Высшая школа, 1983, §50.
Нордлинг К., Остерман Д. Справочник по физике для учёного и инженера / Перевод с англ. А.В. Бармасова. – СПб.: БХВ-Петербург, 2011. – С.53-59, 219272.
Павленко Ю.Г. Начала физики: Учебник. – 2-е изд. перераб. и доп. – М.:
Издательство « Экзамен», 2005. – 864 с. (Серия « Учебник»). – ISBN 5-472-00463- 2, §§4.8.1, 4.8.3.
Савельев И.В. Курс общей физики. Том 2. Электричество и магнетизм. Волны. Оптика: Учебное пособие. – 2-е изд., перераб. – М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1982. – 496 с., §89.
Трофимова Т.И. Курс физики: Учеб. пособие для вузов. – 6-е изд., стер. – М.:
Высшая школа, 1999. – 542 с., ил. – ISBN 5-06-003634-0, §143.
© А.В. Бармасов, 1998-2013 |
46 |
12+ |
|
5.6.4. Электромагнитные волныволны
Электромагнитные волны – электромагнитное поле,
распространяющееся в пространстве с конечной скоростью, зависящей от свойств среды. В вакууме скорость распространения электромагнитных волн с0 ≈ 300000 км·с–1 . В однородных изотропных средах направления напряжённостей электрического Е и магнитного Н полей электромагнитной волны перпендикулярны друг другу и направлению распространения волны, т. е. электромагнитная волна является поперечной.
По длине волны λ различают: радиоволны с λ > 5·10–3 см;
световые волны (инфракрасные волны с λ ~ 10–1 ÷8 ·10–5 см, видимый свет с λ ~ 8·10–5 ÷4 ·10–5 см, ультрафиолетовое
излучение с λ ~ 4·10–5 ÷10 –6 см); рентгеновское излучение с λ ~ 10–5 ÷10 –10 см; гамма-излучение с λ < 10–8 см. При
прохождении электромагнитных волн через среду возможны процессы отражения, преломления, дифракции и др.
© А.В. Бармасов, 1998-2013 |
47 |
12+ |
|
Английский физик
Джеймс Клерк Максвелл (James Clerk Maxwell)
(13.06.1831-5.11.1879)
© А.В. Бармасов, 1998-2013 |
48 |
12+ |
|
Электромагнитная волна
(Electromagnetic wave)
© А.В. Бармасов, 1998-2013 |
49 |
12+ |
|
Электромагнитная волна
(Electromagnetic wave)
•Электромагнитная волна является поперечной. Этим она принципиально отличается от упругих волн, у которых практически всегда имеется продольная составляющая.
•Вектора напряжённости электрического и магнитного поля E и H колеблются в фазе, т.е. они достигают максимума и минимума
в одних и тех же точках пространства.
© А.В. Бармасов, 1998-2013 |
50 |
12+ |
|