- •§ 1. Коливальний рух і коливальна система. Вільні коливання
- •§ 2. Гармонічні коливання. Період, частота, амплітуда і фаза гармонічних коливань
- •§ 3. Графічне зображення гармонічних коливальних рухів. Векторні діаграми
- •§ 4. Додавання гармонічних коливань. Принцип суперпозиції
- •§ 5. Негармонічні коливання
- •§ 6. Автоколивання
- •§ 7. Гармонічні і некармонічні коливання в природі н техніці
- •§ 8. Вільні електромагнітні коливання в контурі
- •§ 9. Перетворення енергії в коливальному контурі
- •§ 10. Рівняння гармонічних електромагнітних коливань у контурі
- •§ 11. Період, частота і фаза коливань
- •§ 12. Затухаючі електромагнітні коливання. Автоколивання
- •§ 13. Генератор незатухаючих коливань
- •§ 14. Вимушені електромагнітні коливання. Змінний струм
- •Миттєве значення ерс синусоїдального струму для фази 60° становить 120 в. Визначити амплітудне значення ерс.
- •3. Ерс змінного струму задана рівнянням. Знайти
- •§ 15. Генератор змінного струму
- •§ 16. Діючі значення напруги й сили струму
- •§ 17. Активний опір у колі змінного струму
- •§ 18. Ємність у колі змінного струму
- •§ 19. Індуктивність у колі змінного струму
- •§ 20. Закон Ома для електричного кола змінного струму
- •§ 21. Потужність в колі змінного струму
- •§ 22. Електричний резонанс. Резонанс напруг
- •§ 23. Поняття про спектр негармонійних коливань і про гармонічний аналіз періодичних процесів
- •§ 24. Вироблення електричної енергії
- •§ 25. Принципи роботи генераторів змінного і постійного струму
- •§ 26. Генератор трифазного струму
- •§ 27. Вмикання навантаження в трифазну систему зіркою і трикутником. Лінійні і фазні напруги
- •§ 28. Асинхронний двигун трифазного струму
- •§ 29. Трансформатор
- •Енергії
- •§ 31. Проблеми сучасної електроенергетики і охорона навколишнього середовища
- •§ 32. Електромагнітне поле
- •§ 33. Струм зміщення
- •§ 34. Електромагнітні хвилі і швидкість їх поширення
- •§ 35. Рівняння хвилі
- •§ 36. Властивості електромагнітних хвиль (відбивання, заломлення, інтерференція, дифракція, поляризація)
- •§ 37. Енергія електромагнітної хвилі. Густина потоку випромінювання
- •§ 38. Винайдення радіо
- •§ 39. Принципи радіотелефонного зв'язку. Амплітудна модуляція і детектування
- •§ 40. Найпростіший радіоприймач
- •§ 41. Радіолокація
- •§ 42. Поняття про телебачення
- •§ 43. Розвиток засобів зв'язку
- •§ 44. Світлові хвилі. Швидкість світла
- •§ 45. Інтерференція світла. Когерентність. Спектральний розклад при інтерференції
- •§ 46. Способи спостереження інтерференції світла
- •Що необхідно для утворення стійкої інтерференційної картини?
- •Які хвилі є когерентними? 5. Як можна одержати когерентні світлові хвилі?
- •§ 47. Інтерференція в тонких плівках
- •§ 48. Практичні застосування інтерференції світла
- •§ 49. Стоячі світлові хвилі
- •§ 50. Дифракція світла
- •§ 51. Принцип Гюйгенса — Френеля. Метод зон Френеля
- •§ 52. Дифракційна решітка
- •1. Визначити довжину хвилі монохроматичного світла, якщо макси мум першого порядку, одержаний за допомогою дифракційної решітки з періодомм, відхилився від нульового максимуму на кут
- •§ 53. Дифракційний спектр
- •§ 54. Визначення довжини світлової хвилі
- •§ 55. Поняття про голографію
- •§ 56. Поляризація світла
- •§ 57. Дисперсія світла
- •§ 58. Спектроскоп
- •§ 59, Спектри випромінювання
- •§ 60. Спектри поглинання
- •§ 61. Спектральний аналіз
- •§ 62. Поглинання світла
- •§ 63. Інфрачервоне і ультрафіолетове випромінювання
- •§ 64. Рентгенівське випромінювання
- •§ 65. Шкала електромагнітних хвиль
- •§ 66, Геометрична оптика як граничний випадок хвильової оптики
- •§ 67 Закони геометричної оптики
§ 32. Електромагнітне поле
Як ви вже знаєте, між електричними і магнітними явищами існує тісний взаємозв'язок. Будь-який упорядкований рух заряджених частинок — електронний струм в металах чи іонний в електролітах, упорядковане переміщення «дірок» в напівпровідниках, електронний промінь у вакуумі або поступальний рух зарядженого тіла в повітрі тощо — завжди є джерелом магнітного поля. Якщо струм постійний, то постійне й магнітне поле цього
струму (в будь-якій заданій точці простору навколо струму вектор індукції магнітного поля В не змінюється ні за модулем, ні за напрямом). Змінний електричний струм забезпечує в загальному випадку змінне магнітне поле (якщо змінюється лише сила струму, в заданій точці магнітного поля цього струму змінюється лише модуль вектора 8; якщо струм змінюється і за напрямом, змінюється і напрям вектора В).
З іншого боку, явище електромагнітної індукції переконливо доводить можливість електричних явищ, які мають, так би мовити, магнітну причину: перерозподіл зарядів у незамкнутому провіднику або їх упорядкований рух (індукційний струм) у замкнутому провіднику. Правда, це можливо при дотриманні дуже істотної умови: магнітний потік (через площу контуру витка або котушки, через площу, яку описує рухома ділянка контуру, тощо) повинен бути змінним.
Таким чином, електричне і магнітне поля не можуть існувати незалежно одне від одного. Змінне магнітне поле спричиняє виникнення змінного електричного поля. І навпаки, змінне електричне поле не може існувати без магнітного.
Це твердження ви, мабуть, сприйняли з недовірою, оскільки воно суперечить повсякденному досвіду. Справді, нерухоме заряджене тіло створює лише електричне поле, а нерухомий магніт створює лише магнітне поле. Однак не треба забувати, що заряджене тіло чи постійний магніт перебувають у спокої лише в певній системі відліку. Відносно інших систем заряджене тіло рухатиметься, створюючи і електричне, і магнітне поля. Так само рухомий постійний магніт створює не лише магнітне, а й електричне поле.
Твердження про існування в даній точці простору лише електричного чи лише магнітного поля позбавлене сенсу, якщо не вказано, відносно якої системи відліку ці поля розглядаються. Відсутність електричного поля в системі відліку, зв'язаній з нерухомим постійним магнітом, аж ніяк не означає, що електричного поля немає взагалі. В будь-якій іншій системі відліку, яка рухається відносно магніту, це поле виявляється.
Виходить, що магнітне поле можна ♦знищити» вибором системи відліку. В одній системі поле існує, а в іншій його немає. Аналогічна ситуація виникає і з електричним полем. Вибором системи відліку можна «створити» електричне поле постійного магніту, а перейшовши
в попередню систему, знову його «знищити». Однак це суперечить уявленню про реальність поля, оскільки існування реального об'єкта не може залежати від системи відліку.
Щоб розібратися в цій суперечності пригадаємо відомі досліди з електронними пучками. Нехай з електронної гармати електронно-променевої трубки вилітає вузький пучок електронів. Спостерігач, нерухомий відносно трубки, зафіксує приладами електричне і магнітне поля, створювані рухомими електронами. Якщо цей спостерігач піднесе до пучка постійний магніт, то пучок відхилиться у той чи інший бік.
Тепер уявимо собі другого спостерігача, який рухається разом з електронами. В цій системі відліку пучок електронів — нерухома заряджена нитка, яка створює лише електричне поле. Якщо цей спостерігач піднесе до пучка постійний магніт, то, здавалося б, він ніяк не зможе вплинути на пучок, тому що магніт і пучок нерухомі одне відносно одного, а нерухомі заряджені частинки не створюють магнітного поля. Проте в цій системі відліку до нерухомих заряджених частинок наближається постійний магніт і згідно з законом електромагнітної індукції у просторі виникає вихрове електричне поле, яке діє на заряджені частинки так само, як у першому випадку магнітне. Таким чином, у цьому досліді ми не змогли вибором системи відліку «знищити» одночасно і електричне, і магнітне поля. Зникнення одного з них призвело до виникнення другого, яке чинило таку саму дію.
Вихрове електричне поле завжди породжується змінним магнітним полем. Якщо вихрове електричне поле змінюється, то воно у свою чергу викликає появу в просторі змінного магнітного поля. Отже, змінні магнітні поля завжди зв'язані зі змінними вихровими електричними полями, лінії напруженості яких зв'язані мов кільцями з лініями індукції (мал. 74).
Аналіз різноманітних дослідів з електричним і магнітним полями дає підстави для висновку, що окремо вони не існують, а становлять єдине ціле — електромагнітне поле. Залежно від того, в якій системі відліку вивчаються електромагнітні процеси, виявляються ті чи інші властивості електромагнітного поля. Електричне й магнітне поля є окремими випадками електромагнітного поля, а не його складовими. Електромагнітне поле — одне з первинних фундаментальних понять, а тому його не можна розділити на якісь дрібніші поняття — складові частини.
? 1. Чому твердження, що в даній точці простору існує лише електричне чи лише магнітне поле, не в цілком означеним? 2. Навколо зарядженого тіла, постійного магніту чи котушки із струмом залежно від вибору системи відліку можна спостерігати або електричне, або магнітне, або електромагнітне поле. Чи означає це, що вибором системи відліку поле може бути «знищене»? 3. Чи існують електромагнітні поля, в яких у будь-якій системі відліку обидва вектори поля (напруженостіі індукції) не дорівнюють нулю?