 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Источники электромагнитного поля
Основным источником электромагнитных волн являются антенна и
высокочастотная ЭДС.
 Источники электромагнитного поля
|
| радиовещание FM; УКВ; |
| персональные компьютеры; |
| телевизионные станции; |
| радиолокационные станции специального назначения; |
| промышленные установки; |
| микроволновые печи; |
| радиорелейные станции; |
| физиотерапия; |
Заключение.
Электромагнитное поле возникает в результате движения заряженных микрочастиц (электронов, протонов, ионов), а также благодаря наличию у микрочастиц собственного (спинового) магнитного момента.
Уравнения Максвелла описывают огромную область явлений, и непосредственно электромагнитное поле. Они лежат в основе электротехники и радиотехники и играют важнейшую роль в развитии современной физики. Потенциалы электромагнитного поля, величины, характеризующие электромагнитное поле. В электростатике векторное электрическое поле можно характеризовать одной скалярной функцией — электростатическим потенциалом.
Волновое уравнение для электромагнитного поля.
Уравнения Максвелла для векторов 
и 
можно переписать в виде системы для проекций этих векторов на оси декартовой системы координат
(3.3.1)
=0.
В нейтральной однородной непроводящей среде, где плотность зарядов и плотность тока проводимости равны нулю, уравнения Максвелла запишутся
(3.3.2)
Из уравнений Максвелла следует важный вывод о существовании принципиально нового физического явления: электромагнитное поле способно существовать самостоятельно – без электрических зарядов и токов. При этом изменение его состояния обязательно имеет волновой характер. Это подтверждается тем, что, проведя ряд преобразований с уравнениями (3.3.2), можно получить уравнения 
, (3.3.3)
.
Как видно, это волновые уравнения. Они неразрывно связаны друг с другом, так как они получены из (3.3.2), которые связывают вектора 
и 
. Они описывают волну векторов и , распространяющуюся с фазовой скоростью
. (3.3.4)
В вакууме 
и скорость электромагнитной волны (скорость света в вакууме)
. (3.3.5)
Это одна из фундаментальных физических констант. Тогда скорость волны в среде
, (3.3.6)
где n 
– показатель преломления среды, который определяет во сколько раз скорость электромагнитной волны в среде меньше, чем в вакууме.
Свойства электромагнитных волн.
Установим основные свойства электромагнитной волны на примере плоской волны, распространяющейся в свободном пространстве (отсутствуют заряды и токи).
1. Направим ось х перпендикулярно волновым поверхностям. При этом и , а значит и их проекции на оси y и z, не будут зависеть от координат y и z, т. е. соответствующие производные по y и z будут равны нулю. Поэтому уравнения (3.3.1) упрощаются (останутся только производные по x) и принимают вид:
(3.3.7)
Из условий 
и 
следует, что Ex не зависит ни от x, ни от t, аналогично - для Hx. Это значит, что отличные от нуля Ex и Hx могут быть обусловлены лишь постоянными однородными полями, накладывающимися на поле волны. А для переменного поля плоской волны Ex = 0 и Hx = 0, т.е. векторы и перпендикулярны направлению распространения волны – оси x. Значит, электромагнитная волна является поперечной.
2. Кроме того, оказывается, векторы и в электромагнитной волне взаимно ортогональны. Чтобы убедиться в этом, объединим средние уравнения (3.3.7), содержащие, например, Ey и Hz, в пару:
(3.3.8)
(можно было бы взять и другую пару, содержащую производные Ez и Hy). Из этих уравнений видно, что изменение во времени, скажем, магнитного поля, направленного вдоль оси z, порождает электрическое поле Ey вдоль оси y. Изменение во времени поля Ey в свою очередь порождает поле Hz и т. д. Ни поля Ez, ни поля Hy при этом не возникает. А это и значит, что ^ .
3. 
и 
являются решениями уравнений
(3.3.9)
т.е. представляют собой гармонические функции
(3.3.10)
Как видно из (3.3.9) частоты и волновые числа в этих выражениях одинаковы, отличаются лишь амплитуды и начальные фазы. Подставив эти решения в уравнения (3.3.8), получим
(3.3.11)
Чтобы эти уравнения удовлетворялись в любой момент времени в любой точке пространства, нужно, чтобы 
. Таким образом колебания векторов и в бегущей волне совпадают по фазе. Это значит, что Ey и Hz одинаковы в каждый момент по знаку, одновременно обращаются в нуль и одновременно достигают максимума, что представлено на рис 3.3.1, который называется мгновенным снимком волны.
4. Найдем связь мгновенных значений Ε и Н.
Рисрис.3.3.1.
Поскольку , соотношения (3.3.11) перепишутся
. (3.3.12)
Перемножив эти два равенства, получим
. (3.3.13)
Это соотношение связывает амплитуды колебаний Е и Н. Но поскольку фазы их колебаний совпадают, то мгновенные значения подчиняются такому же равенству
|
(3.3.14)
Поиск по сайту: