Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Физика (Магнетизм)_ЛЕКЦИИ И ВОПРОСЫ / OF5_6_Теория Максвелла Электромагнитные колебания и волны_mini

.pdf
Скачиваний:
25
Добавлен:
21.03.2016
Размер:
1.84 Mб
Скачать

Аналогии 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+

 

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.