Основні положення та означення.

1. Періодичне взаємоперетворення електричного та магнітного полів називають електромагнітними коливаннями.

2. Для отримання електромагнітних коливань утворюють коливальний контур. У найпростішому випадку коливальний контур складається із паралельно з’єднаних котушки індуктивністю L і конденсатора ємністю C.

3. К онденсатор заряджають від джерела електричної енергії і при замиканні його на котушку відбуваються електромагнітні коливання, суть яких виражається у перетворенні енергії електричного поля конденсатора в енергію магнітного поля котушки і навпаки

4. Якщо активний опір у коливальному контурі достатньо малий то максимальне значення енергія електричного поля рівне максимальному значенню енергії магнітного поля, тобто

5. У будь який момент часу енергію у коливальному контурі визначають:

6. Коливання в ідеальному контурі(R=0) є гармонічними, тобто описуються за законом синуса або косинуса. Період таких коливань визначають умовою рівності реактивних опорів котушки і конденсатора: . Частоту ω, при якій виконується дана рівність називають власною частотою коливального контуру -

7. Період власних коливань визначають формулою Томсона:

8. Реальний контур завжди має активний опір, а отже існують втрати енергії і вільні коливання завжди є затухаючими . Щоб дістати незатухаючі електромагнітні коливання треба приєднати в коливальний контур джерело зовнішньої синусоїдальної ЕРС, під дією якої у контурі встановляться вимушені коливання з частотою джерела.

9. Якщо частота вимушених коливань наблизиться до власної частоти контуру настає електричний резонанс тобто різко зростає сила струму і відповідно напруга на активному опорі. ( зростання можливе у сотні разів! )

Велике практичне значення мають струми високої частоти. При дуже високій частоті струм практично проходить тільки по тонкому зовнішньому шару провідника. Це явище називають скінефектом (від англійського «скін» — шкіра). Для таких струмів суцільні проводи можна замінити тонкостінними трубками. Нині струми високої частоти мають широке застосування. . Для швидкого нагрівання і плавлення метале­вих тіл застосовують високочастотні плавильні печі. Наприклад, ви­готовляючи металеві сплави, до складу яких входять речовини, що швидко випаровуються, плавку здійснюють у спеціальних закритих тиглях, які вміщують всередину котушки, що живиться струмом ви­сокої частоти. Вихрові струми дуже швидко нагрівають і розплавляють речовини в тиглі.

Аналогічно загартовують стальні деталі. Деталь на короткий час вміщують всередину котушки, яку живлять струмом високої частоти. Поверхневий шар деталі розігрівається вихровими струмами, а всере­дині метал залишається холодним. Коли деталь виймають з котушки, внутрішня холодна частина деталі швидко відбирає тепло від дуже розігрітого поверхневого шару, він різко охолоджується і загар­товується. Глибину прогрівання деталі можна регулювати часом видержки деталі в котушці і частотою струму. Після такого гартуван­ня поверхня деталі стає твердою і міцною, а всередині метал зберігає свою пружність і пластичність.

Для прогрівання діелектриків їх поміщають всередину конденса­тора коливального контура, де електричне поле, яке швидко змінюєть­ся, приводить у коливання диполі діелектрика. Таким способом також сушать деревину, харчові продукти; у медицині цим користуються для прогрівання хворих органів тіла людини (електродіатермія) і т. д.

10. Вивчаючи взаємозв’язок між електричним і магнітним полями Максвелл створив теорію електромагнітного поля на основі двох постулатів :

- змінне магнітне поле створює в просторі вихрове електричне поле;

- змінне електричне поле створює в просторі вихрове магнітне поле.

Отже у просторі, де змінюються поля, одночасно існують вихрові електричні і магнітні поля, які взаємно породжують і підтримують одне одного( тобто не існує окремо змінного магнітного чи змінного електричного поля).

1 1. Електромагнітною хвилею називають електромагнітні коливання, які поширюються у просторі із скінченою швидкістю. Випромінюють електромагнітні хвилі відкритим коливальним контуром, тобто контуром, в якому пластини конденсатора розсунуто на порівняно велику відстань.

12. Електромагнітні хвилі поширюються у вакуумі та у середовищі.

1 3. Найбільшою є швидкість електромагнітних хвиль у вакуумі. Вона складає приблизно 300000км/с. Цю швидкість називають швидкістю світла –

14. Швидкість поширення електромагнітних хвиль у середовищі завжди менша ніж у вакуумі і залежить від електричних та магнітних властивостей самого середовища :

1 5. Величину, яка показує у скільки разів швидкість поширення електромагнітних хвиль у вакуумі більша ніж у середовищі, називають абсолютним показником заломлення даного середовища:

16. Для електромагнітних хвиль є справедливим співвідношення: