Электромагнитное поле. Электромагнитные волны. Электромагнитные волны понятие электромагнитных волн образование Какие выводы относительно электромагнитных волн можно

Электромагнитные волны Понятие электромагнитных волн Образование электромагнитных волн Виды электромагнитных излучений их свойства и применение Выполнил студент группы ТЭ-21: Сизиков Андрей

Природа электромагнитной волны Электромагнитная волна представляет собой распространение в пространстве с течением времени переменных (вихревых) электрических и магнитных полей.

Образование ЭМВ волны Электромагнитные волны изучаются колеблющимися зарядами, при этом существенно, что скорость движения таких зарядов меняется со временим, т. е. они движутся с ускорением.

Историческая справка Максвелл был глубоко убежден в реальности электромагнитных волн, но не дожил до их экспериментального обнаружения. Лишь через 10 лет после его смерти электромагнитные волны экспериментально получены Герцем. В 1895 году А. С. Попов продемонстрировал практическое применение ЭМВ для радиосвязи. Сейчас мы знаем, что все пространство вокруг нас буквально пронизано электромагнитными волнами разных частот.

Электромагнитные волны разных частот отличаются друг от друга. В настоящее время все электромагнитные волны разделены по длинам волн (и, соответственно, по частотам) на шесть основных диапазонов: радиоволны, инфракрасное излучение, видимое излучение, ультрафиолетовое излучение, рентгеновские лучи, γизлучение

Радиоволны Получаются с помощью колебательных контуров и макроскопических вибраторов. Свойства: радиоволны различных частот и с различными длинами волн по-разному поглощаются и отражаются средами. проявляют свойства дифракции и интерференции. Применение: Радиосвязь, телевидение, радиолокация.

Инфракрасное излучение (тепловое) Излучается атомами или молекулами вещества. Инфракрасное излучение дают все тела при любой температуре. Свойства: проходит через некоторые непрозрачные тела, а также сквозь дождь, дымку, снег, туман; производит химическое действие (фототгластинки); поглощаясь веществом, нагревает его; невидимо; способно к явлениям интерференции и дифракции; регистрируется тепловыми методами. Применение: Прибор ночного видения, криминалистика, физиотерапия, в промышленности для сушки изделий, древесины, фруктов.

Видимое излучение Часть электромагнитного излучения, воспринимаемая глазом. Свойства: отражение, преломление, воздействует на глаз, способно к явлению дисперсии, интерференции, дифракции.

Ультрафиолетовое излучение Источники: газоразрядные лампы с кварцевыми трубками. Излучается всеми твердыми телами, у которых t 0> 1 ООО°С, а также светящимися парами ртути. Свойства: Высокая химическая активность, невидимо, большая проникающая способность, убивает микроорганизмы, в небольших дозах благоприятно влияет на организм человека (загар), но в больших дозах оказывает отрицательное воздействие, изменяет развитие клеток, обмен веществ. Применение: в медицине, в промышленности.

Рентгеновские лучи Излучаются при больших ускорениях электронов. Свойства: интерференция, дифракция рентгеновских лучей на кристаллической решетке, большая проникающая способность. Облучение в больших дозах вызывает лучевую болезнь. Применение: в медицине с целью диагностики заболеваний внутренних органов; в промышленности для контроля внутренней структуры различных изделий.

γ-излучение Источники: атомное ядро (ядерные реакции). Свойства: Имеет огромную проникающую способность, оказывает сильное биологическое воздействие. Применение: В медицине, производстве (γ -дефектоскопия).

Влияние электромагнитных излучений на живые организмы электромагнитное излучение частотой 50 Гц, которое создается проводами сети переменного тока, при длительном воздействии вызывает сонливость, признаки усталости, головные боли. Чтобы не усиливать действие бытовых электромагнитных излучений, специалисты рекомендуют не располагать близко друг к другу работающие в наших квартирах электроприборы - микроволновую печь, электроплиту, телевизор, стиральную машину, холодильник, утюг, электрический чайник. Расстояние между ними должно быть не менее 1, 5- 2 м. На такое же расстояние следует удалять от телевизора или от холодильника ваши кровати.

Влияние электромагнитных излучений на живые организмы Радиоволны Инфракрасное Ультрафиолетовое Рентгеновское γ-излучение Домашнее задание: Выписать в тетрадь о влиянии каждого излучения на человека, животных, растения.

Вопросы на закрепление 1. Что называют электромагнитной волной? 2. Что является источником электромагнитной волны? 3. Как ориентированы векторы Е и В по отношению друг к другу в электромагнитной волне? 4. Какова скорость распространения электромагнитных волн в воздухе?

Вопросы на закрепление 5. Какие выводы относительно электромагнитных волн вытекали из теории Максвелла? 6. Какие физические величины периодически меняются в электромагнитной волне? 7. Какие отношения между длиной волны, ее скоростью, периодом и частотой колебаний справедливы для электромагнитных волн? 8. При каком условии волна будет достаточно интенсивной для того, чтобы ее можно было зарегистрировать?

Вопросы на закрепление 9. Когда и кем были впервые получены электромагнитные волны? 10. Приведите примеры применения электромагнитных волн. 11. Расположите в порядке возрастания длины волны электромагнитные волны различной природы: 1) инфракрасное излучение; 2) рентгеновское излучение; 3) радиоволны; 4) γ -волны.

Связь между электричеством и магнетизмом не исчерпывается похожестью ряда соотношений. В сущности, оба эти поля суть разные проявления единого электромагнитного поля . В курсе механики мы говорили о принципе относительности, о том, что все законы природы должны быть инвариантными при переходе из одной инерциальной системы отсчета в другую. Однако электрическое и магнитное поля сами по себе, по отдельности, явно не удовлетворяют этому принципу. Действительно, находясь в инерциальной системе отсчета К , возьмем заряд q , движущийся прямолинейно и равномерно со скоростью v . Он создает кулоновское электрическое поле и, помимо этого, магнитное поле, вектор индукции которого дается выражением (6.2). Свяжем с зарядом систему отсчета К ", которая также будет инерциальной. В этой системе отсчета заряд покоится, и создаваемое им поле будет чисто электростатическим. Выходит, электрическое и магнитное поля не имеют абсолютного характера. При переходе к другой системе отсчета они должны преобразовываться друг через друга (рис. 6.33).

Рис. 6.33. Заряд покоится в движущейся системе отсчета

Вспомним преобразования Лоренца для пространственных координат и времени

Не забудем, что аналогичные преобразования связывают импульс и энергию частицы в разных системах отсчета

Станем ли мы теперь удивляться, что электрическое и магнитное поля в разных системах отсчета также связаны преобразованиями Лоренца

Напомним, что величины со штрихом относятся к системе отсчета К ", которая движется относительно системы К вдоль оси х со скоростью V .

Из преобразований Лоренца следует, что электрическое поле движущегося заряда вытягивается в направлении перпендикулярном скорости (рис. 6.34).

Рис. 6.34. Электрическое поле движущегося заряда

Заметим, что формулы преобразований Лоренца для электромагнитного поля отличаются от преобразований для пространства-времени или энергии-импульса тем, что не преобразуются компоненты полей вдоль линии движения системы отсчета К " (то есть вдоль оси 0х ). Чтобы проиллюстрировать это, рассмотрим лабораторную систему отсчета К , в которой имеется электрическое поле Е , но нет магнитного (В = 0). В каком случае наблюдатель движущейся системы отсчета К " тоже будет наблюдать лишь чисто электрическое поле Е " без примеси магнитного (В " = 0)? Ответ следует из формул (6.38) при подстановке туда нулевых значений для В , В ": из второго уравнения сразу вытекает Е " y = Е " z = 0, а из первого - Е у = E z = 0. Иными словами, такое возможно, когда электрическое поле (не обязательно однородное) направлено вдоль движения системы отсчета К ".

Уравнения электромагнетизма изначально были инвариантны относительно этих преобразований, так что теория относительности вполне безболезненно совместилась с электромагнитной теорией, в то время как классическая механика подверглась существенной ревизии. Вместо обоснования справедливости преобразований (6.38), что выходит за рамки нашего курса, мы познакомимся еще с одним их следствием.

Поскольку мы пока занимаемся в основном нерелятивистской физикой, упростим преобразования Лоренца для случая, когда скорость системы отсчета К " много меньше скорости света: V << с . В этом случае, как уже отмечалось, квадратные корни

и преобразования (6.38) принимают вид

Эти уравнения можно записать в векторной форме

Вернемся к нашей заряженной частице, покоящейся в системе К ". В этой системе магнитное поле отсутствует (В " = 0), а электрическое поле дается законом Кулона

Поскольку предполагается V << с , мы используем преобразования Галилея для пространственных координат и временных интервалов, так что радиус-вектор, проведенный от частицы в точку наблюдения, одинаков в обеих системах отсчета: r = r ". Подставляя указанные выражения для В ", Е " в преобразования (6.40), получаем

Здесь мы использовали соотношение (6.3)

Первое уравнение (6.41) - обычное кулоновское поле заряда q , второе - магнитное поле движущегося заряда (6.2). Таким образом, даже классический магнетизм - это проявление релятивистских эффектов. Электрическое и магнитное поля оказываются неразрывно связанными друг с другом в единое электромагнитное поле, конкретное проявление которого зависит от системы отсчета.

Пример. Самолет летит горизонтально со скоростью 250 м/с в магнитном поле Земли с магнитной индукцией 50 мкТл, направленной вертикально вниз. Какое электромагнитное поле будут наблюдать пассажиры самолета?

Решение. Направим ось 0х системы лабораторной отсчета К , связанной с Землей, вдоль маршрута самолета, так что его скорость запишется в виде

Ось 0z направим вертикально вверх, так что магнитная индукция описывается вектором

Нам надо найти электрическое и магнитное поля в движущейся системе отсчета К ", связанной с самолетом. Поскольку скорость самолета много меньше скорости света, мы можем применить формулы (6.40). Для удобства, однако, мы используем обратные формулы, получаемые заменой штрихованных величин на нештрихованные и изменением знака скорости: V = –v :

Так как в лабораторной системе электрического поля нет (Е = 0), то из второго уравнения сразу следует, что В " = В : магнитное поле для авиапассажиров останется тем же, что и для проводивших их в полет родственников. Однако, в самолете появится еще и электрическое поле. Его напряженность, как вытекает из первого уравнения, равна

Мы использовали здесь тот факт, что векторное произведение двух ортов дает третий орт

60 м на их концах создается разность потенциалов - величина небольшая, но доступная измерениям.

Дополнительная информация

http://www.galileogalilei.ru/ - Галилео Галилей (1564–1642). Биография. Сочинения. Размышления. Философия. Преобразования Галилея;

Заряженная частица, например электрон, движущаяся с постоянной скоростью, не излучает электромагнитных волн. Электромагнитное излучение возникает только при ускоренном () движении заряженных частиц.

Так, рентгеновское излучение возникает в результате резкого торможения пучка электронов, соударяющихся с антикатодом.

Другим весьма важным для понимания многих физических процессов источником электромагнитных волн является электрический диполь, совершающий гармонические колебания (рис. 7.11). Электрический момент диполя изменяется во времени по гармоническому закону:

,

где
.

Возвратно-поступательное смещение электрического заряда равносильно существованию элемента тока, вокруг которого, согласно закону Био-Савара-Лапласа, возникает магнитное поле. Однако магнитное поле в данном случае будет переменным, т.к. вызывающий его элемент тока является изменяющимся. Переменное магнитное поле вызывает переменное электрическое поле - в среде распространяется электромагнитная волна. На больших расстояниях от диполя (
, - длина электромагнитной волны) волна становится сферической, в этой волне векторы иперпендикулярны друг к другу и к вектору скорости, который в свою очередь направлен по радиус-вектору. При этом вектор- по касательной к параллели (в соответствии с законом Био-Савара-Лапласа). В случае электрического диполя, излучающего электромагнитную волну, электрические заряды обладают ускорением
.

Аналогично возникает электромагнитное излучение при смещениях электронных оболочек относительно ядер атомов. Такое смещение может происходить либо в результате воздействия переменного электрического поля, либо в результате тепловых колебаний атомов вещества. Последний механизм является причиной так называемого «теплового излечения» нагретых тел.

Интересно отметить, что при периодических деформациях магнитного диполя также излучается электромагнитная волна.

На рис. 7.12 показан магнетик цилиндрической формы, намагниченный вдоль оси. Продольная деформация цилиндра (при постоянстве радиуса) приведет к изменению намагниченностии магнитного момента:

.

Периодическая деформация намагниченного цилиндра сопровождается периодическим изменением магнитного момента и излучением электромагнитной волны. Однако в данном случае вектор направлен по касательной к меридиану, а вектор- по касательной к параллели на сферической волновой поверхности.

Лекция 8. Принцип относительности в электродинамике

Релятивистское преобразование электромагнитных полей, зарядов и токов. Электрическое поле в различных системах отсчёта. Магнитное поле в различных системах отсчёта. Электромагнитное поле в различных системах отсчёта. Доказательство инвариантности электрического заряда. Инвариантность уравнений Максвелла относительно преобразований Лоренца.

8.1. Релятивистское преобразование электромагнитных полей, зарядов и токов

8.1.1. Электрическое поле в различных системах отсчёта

Как известно, механические явления во всех инерциальных системах отсчета (системах отсчета, движущихся относительно друг друга прямолинейно и равномерно) протекают одинаково. При этом невозможно установить, какая из этих систем покоится, а какие – движутся, и поэтому можно лишь говорить об относительном движении этих систем друг по отношению к другу.

С помощью электромагнитных явлений также нельзя получить доказательств существования абсолютного движения, а следовательно, доказательств о существовании абсолютных систем отсчета. Все системы отсчета, движущиеся друг относительно друга прямолинейно и равномерно, равноправны, и во всех этих системах отсчета законы электромагнитных явлений одинаковы. В этом заключается принцип относительности для электромагнитных явлений: электромагнитные явления протекают одинаково во всех инерциальных системах отсчета. Поэтому можно сформулировать принцип относительности разделения электромагнитного поля на электрическое поле и магнитное поле: раздельное рассмотрение электрического и магнитного полей имеет лишь относительный смысл.

Ранее рассматривались взаимные превращения электрических и магнитных полей, вызванные изменением полей во времени. Аналогичные явления имеют место и при движении электромагнитного поля относительно наблюдателя.

Предположим, что положительный заряд движется в магнитном поле в вакууме. С точки зрения первого наблюдателя (неподвижного относительно магнитного поля), на заряд действует сила Лоренца:

,

где q – величина заряда;

- индукция магнитного поля;

v – скорость заряда;

α – угол между направлением вектора индукции магнитного поля и вектором скорости частицы.

Направление этой силы перпендикулярно к и, совпадает с направлением векторного произведения
.

Относительно второго наблюдателя, движущегося вместе с зарядом, заряд неподвижен, хотя на него действует та же силаF . Но если на неподвижный заряд действует сила, пропорциональная величине заряда, то это означает, что имеется электрическое поле. Напряженность такого поля можно определить по формуле

. (8.1)

Вектор напряженности такого электрического поля по направлению совпадает с направлением силы F , т. е. вектор напряженности электрического поля перпендикулярен векторам и(рис. 8.1).

Таким образом, электромагнитное поле зависит от системы отсчета. Если в какой-либо системе отсчета существует одно магнитное поле, то в других системах отсчета, движущихся относительно первой, существуют и магнитное и электрическое поля.

Рассмотрим поведение электрического поля в различных системах отсчета. Будем считать систему отсчета, в которой электрические заряды или проводники с зарядами покоятся, неподвижной системой отсчета – системой
. Систему отсчета, движущуюся с некоторой скоростьюv относительно системы отсчета K, подвижной системой отсчета, системой –
(рис. 8.2).

Предположим, что в системе отсчета
имеются две неподвижные, однородно заряженные параллельные пластины, несущие на себе заряды с плотностью
и
. Пластины представляют собой квадраты со стороной «в», параллельные плоскости
. Расстояние между пластинами 0 мало по сравнению с размером пластин «в». В связи с этим электрическое поле между пластинами можно считать однородным. Пластины находятся в вакууме, т.е.
. Величина электрического поля, измеренная наблюдателем, находящимся в
- системе, равна
. В данном случае определяется составляющая вектора напряженности электрического поля, параллельная оси
. В системе отсчета
, движущейся со скоростьюв направлении
, согласно преобразованиям Лоренца расстояниеуменьшается враз. Так как расстояниемежду плоскостями не влияет на величину вектора, то что электрическое поле в данном направлении не изменяется. Картина силовых линий электрического поля для данного случая представлена на рис. 8.3.

В другом случае (рис. 8.4), когда пластины параллельны плоскости
в системе
, сокращается протяженность продольных сторон и квадраты становятся прямоугольниками, сплюснутыми в направлении движения. Так как электрический заряд является инвариантной величиной (не изменяется) по отношению к выбору системы отсчета, т.е.
, то при неизменности заряда уменьшается площадь поверхности, следовательно, в раз возрастает поверхностная плотность заряда
. Поэтому напряженность электрического поля в данном направлении будет равна

, (8.2)

т.е. поперечная составляющая напряженности электрического поля увеличивается враз по сравнению с неподвижной системой отсчёта. В результате этого изменится картина силовых линий электрического поля положительного точечного заряда (рис. 8.5). Они сгущаются в направлении, перпендикулярном к направлению движения заряда.

Можно показать, что аналогично будет происходить изменение напряженности электрического поля и в плоскости ZOX.

Полученные результаты можно представить в другом виде. Пусть имеются две системы отсчета
и. Системадвижется относительно системы
с постоянной скоростьюv параллельно оси X (рис. 8.6). В системе
существует магнитное поле, которое характеризуется вектором напряженностиH . В рассматриваемой точке пространства «А» составляющие вектора напряженности магнитного поля соответственно равны
. Тогда в этой же точке, но в системе , вследствие движения появится электрическое поле с напряженностьE , составляющие которого соответственно равны
. Применяя к отдельным составляющим напряженности электрического поля формулу (8.1), получаем

(8.3)

Если в системе имеется еще и электрическое поле, то результирующее электрическое поле в системе
будет характеризоваться результирующим вектором напряженностиE , составляющие которого соответственно равны

(8.4)

Подчеркнем, что v – это скорость движения системы относительно системы
.

8.1.2. Магнитное поле в различных системах отсчёта

Известно, что при движении электрических зарядов (при движении электрического поля, при наличии тока) в пространстве возникает магнитное поле.

Для определения этого поля рассмотрим заряд +q, движущийся относительно первого наблюдателя со скоростью v. Такой заряд создает магнитное поле с напряженностью

, (8.5)

где r – радиус-вектор, проведенный из заряда в рассматриваемую точку пространства.

Так как в выражении (8.5)
- индукция электрического поля, создаваемого зарядом в рассматриваемой точке А, которая связана с напряженность электрического поля соотношением
, то с учетом направления вектораD (направление которого совпадает с направлением радиус-вектора r в данной точке) можно записать

. (8.6)

Выражение (8.6) является модулем векторного произведения, т.е.

. (8.7)

Соотношение (8.7) позволяет утверждать, что векторH перпендикулярен векторам v и D .

Для второго наблюдателя, движущегося вместе с зарядом, существует только электрическое поле, вектор индукции которого равен D . Таким образом, в неподвижной системе отсчета существует только электрическое поле, а в подвижной системе отсчета существуют электрическое и магнитное поля (рис. 8.7).

Установим связь между характеристиками электрического и магнитного полей. Для чего введем две системы отсчета, одна из которых (K) движется относительно другой (K ") в направлении X 1 (рис. 8.8). Будем считать, что заряд покоится в системе отсчета K " . В этом случае электрическое поле выбранного заряда будет двигаться относительно системы K со скоростью «-v». Воспользовавшись формулой (8.6) для составляющих вектора напряженности магнитного поля (с учетом знака скорости v), будем иметь

(8.8)

Если в системе K " имеется еще и магнитное поле с составляющими напряженности
, то результирующее магнитное поле в рассматриваемой точке пространства будет характеризоваться составляющими вектора напряженности этого магнитного поля:

(8.9)

В соотношениях (8.9) скорость v – скорость движения системы K (в которой имеется магнитное поле с составляющими вектора напряженности
) относительно системыK " .

Надо отметить, что соотношения (8.9) для преобразования магнитных полей справедливы только в том случае, когда движение происходит со скоростями гораздо меньше, чем скорость распространения света в вакууме.

8.1.3. Электромагнитное поле в различных системах отсчёта

Выражение для силы Лоренца, действующей на точечный заряд в электромагнитном поле, получено с учетом требований инвариантности релятивистского уравнения движения:

.

Следовательно, выражение для силы Лоренца также должно быть релятивистски-инвариантным, т.е. иметь одинаковый вид во всех инерциальных системах отсчета. Таким образом, если имеются две системы отсчета K и K " , одна из которых, например K " , движется равномерно и прямолинейно со скоростью v относительно системы K, то выражения для силы Лоренца в этих системах отсчета будут иметь вид

(8.10)

. (8.11)

Используя релятивистскую инвариантность выражения для силы Лоренца (8.10) и (8.11) и учитывая формулы преобразования для сил при переходе из одной инерциальной системы в другую, можно получить соотношения между векторами электрического и магнитного полей электромагнитного поля в различных системах отсчета. Частный случай таких преобразований был рассмотрен ранее.

Формулы преобразования сил имеют вид

(8.12)

(8.13)

, (8.14)

где v – относительная скорость движения систем отсчета;

u x , u y , u z – проекции скорости движения заряженной частицы на соответствующие оси координат;

.

Подставим в формулу (8.13) вместо F y и F y " их выражение (8.10), (8.11), будем иметь

. (8.15)

Исключая из формулы (8.15) величины ис помощью формул сложения скоростей в теории относительности
и
, группируя все члены в левой части соотношения (8.15), находим

(8.16)

Равенство (8.16) справедливо при произвольных значениях и. Следовательно, выражения, стоящие в скобках (8.16), по отдельности равны нулю. Приравнивая их нулю, получаем формулы преобразования для векторов электромагнитного поля:

(8.17)

(8.18)

(8.19)

Аналогично, исходя из соотношения (8.14), можно получить формулы преобразования для других компонент векторов E и B :

(8.20)

(8.21)

(8.22)

Вывод формулы преобразования для проекции вектора напряженности электрического поля (E ) E x можно провести с использованием соотношения

. (8.23)

Поступая так же, как и в предыдущих случаях, приводим соотношение (8.23) к виду

где
.

Воспользовавшись формулами (8.19) и (8.22), находим, что

. (8.25)

Таким образом, формулы преобразования для векторов электромагнитного поля имеют вид

(8.26)

Формулы преобразования векторов электромагнитного поля (8.26) позволяют определить векторы этого поля в любой инерциальной системе отсчета, если они известны в какой-либо одной из них.

8.1.4. Доказательство инвариантности электрического заряда

Пусть положительный электрический заряд движется в
-системе, как это показано на рис. 8.9, поперёк электрического поля с напряжённостью. Тогда в системе, движущейся со скоростью, на неподвижный в этой системе заряд действует сила

. (8.27)

Из релятивистской динамики известно, что в системе (на движущуюся материальную частицу при условии
) действует сила

. (8.28)

Поскольку левые части равенств (8.27) и (8.28) равны, то равны и правые части, что возможно когда
. Такой вывод согласуется со сделанным выше предположением об инвариантности заряда и может рассматриваться как простое доказательство данного утверждения.

Надо отметить, что объемная плотность заряда  изменяется в соответствии с преобразованиями Лоренца. Это связано с тем, что объемная плотность заряда

.

При равномерном распределении заряда

.

Объем при переходе из одной инерциальной системы в другую изменяется, согласно преобразованиям Лоренца, по закону

.

Следовательно, при переходе из одной инерциальной системы отсчета в другую объемная плотность заряда изменяется согласно закону:

. (8.29)

При переходе из одной инерциальной системы в другую для электрического заряда получим

. (8.30)

Из соотношения (8.30) видно, что действительно при переходе из одной системы отсчета в другую заряд остается величиной постоянной, т.е. электрический заряд инвариантен относительной преобразований Лоренца.

Известно, что закон Джоуля-Ленца в дифференциальной форме в неподвижной системе отсчета отображает зависимость плотности тока от напряженности электрического поля:

.

Можно показать, что плотность тока j в неподвижной среде, в которой заряды движутся со скоростью v в электромагнитном поле с напряженностями E и B , изменяется в соответствии с преобразованиями Лоренца по закону

, (8.31)

где величины векторов E и B (так же, как и векторов E " и B " ) определены так же, как в классической электродинамике, т.е., по существу, равенствами (8.10 и 8.11).

Максвелл доказал, что всякое изменение со временем магнитного поля приводит к возникновению переменного электрического поля, а всякое изменение со временем электрического поля порождает переменное магнитное поле.(Источник электромагнитного поля служат электрические заряды). Максвелл оставил глубокий след во всех областях физической науки, к которым успел прикоснуться за свою непродолжительную жизнь: описал электромагнитные явления с помощью уравнений, носящих ныне его имя, в теории упругости, статистической механике, кинетической теории газов и прежде всего теории электромагнитного поля таков далеко не полный их перечень.

Электромагнитное поле должно распространяться в пространстве в виде поперечных волн. В вакууме скорость их будет составлять км/с (скорость света). В механических волнах энергия передается от одних частиц среды к другим, приходя при этом в колебательное движение. В-вектор магнитной индукции. Е-Напряженность электрического поля

Немецкий физик, один из основоположников электродинамики. Экспериментально доказал () существование электромагнитных волн.электродинамики

Радиоволны: телевидение, радио, мобильные телефоны. Инфракрасные: поддержание жизни на Земле. (при определенной температуре). Видимый свет: протекание фотосинтеза в растениях, выделяется кислород, необходимый для дыхания. Ультрафиолет: вызывает загар. Больше нормы- вызывает ожоги. Рентгеновские: флюорография или рентгеновский снимок.

Какие выводы относительно электромагнитных волн вытекали из теории Максвелла? Какие физические величины периодически меняются в электромагнитной индукции. При каком условии волна будет достаточно интенсивной для того, чтобы ее можно было зарегистрировать? Электромагнитное поле должно распространяться в пространстве в виде поперечных волн. В-вектор магнитной индукции. Е-Напряженность электрического поля Колебания векторов Е и В происходили с частотой не менее колебаний/с.

Электромагнитное поле - это порождающие друг друга переменные электрические и магнитные поля.
Теория электромагнитного поля создана Джеймсом Максвеллом в 1865 г.

Он теоретически доказал, что:
любое изменение со временем магнитного поля приводит к возникновению изменяющегося электрического поля, а всякое изменение со временем электрического поля порождает изменяющееся магнитное поле.
Если электрические заряды движутся с ускорением, то создаваемое ими электрическое поле периодически меняется и само создает в пространстве переменное магнитное поле и т.д.

Источниками электромагнитного поля могут быть:
- движущийся магнит;
- электрический заряд, движущийся с ускорением или колеблющийся (в отличие от заряда движущегося с постоянной скоростью, например, в случае постоянного тока в проводнике, здесь создается постоянное магнитное поле).

Электрическое поле существует всегда вокруг электрического заряда, в любой системе отсчета, магнитное – в той, относительно которой электрические заряды движутся.
Электромагнитное поле существует в системе отсчета, относительно которой электрические заряды движутся с ускорением.

ПОПРОБУЙ РЕШИ

Кусок янтаря потёрли о ткань, и он зарядился статическим электричеством. Какое поле можно обнаружить вокруг неподвижного янтаря? Вокруг движущегося?

Заряженное тело покоится относительно поверхности земли. Автомобиль равномерно и прямолинейно движется относительно поверхности земли. Можно ли обнаружить постоянное магнитное поле в системе отсчета, связанной с автомобилем?

Какое поле возникает вокруг электрона, если он: покоится; движется с постоянной скоростью; движется с ускорением?

В кинескопе создаётся поток равномерно движущихся электронов. Можно ли обнаружить магнитное поле в системе отсчёта, связанной с одним из движущихся электронов?

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ

Электромагнитные волы - это электромагнитное поле, распространяющееся в пространстве с конечной скоростью, зависящей от свойств среды

Свойства электромагнитных волн:
-распространяются не только в веществе, но и в вакууме;
- распространяются в вакууме со скоростью света (С = 300 000 км/c);
- это поперечные волны;
- это бегущие волны (переносят энергию).

Источником электромагнитных волн являются ускоренно движущиеся электрические заряды.
Колебания электрических зарядов сопровождаются электромагнитным излучением, имеющим частоту, равную частоте колебаний зарядов.

ШКАЛА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН

Все окружающее нас пространство пронизано электромагнитным излучением. Солнце, окружающие нас тела, антенны передатчиков испускают электромагнитные волны, которые в зависимости от их частоты колебаний носят разные названия.

Радиоволны-это электромагнитные волны (c длиной волны от более чем 10000м до 0,005м), служащие для передачи сигналов (информации) на расстояние без проводов.
В радиосвязи радиоволны создаются высокочастотными токами, текущими в антенне.
Радиоволны различной длины распространяются по-разному.

Электромагнитные излучения с длиной волны, меньшей чем 0,005м, но большей чем 770 нм, т. е. лежащие между диапазоном радиоволн и диапазоном видимого света, называются инфракрасным излучением (ИК).
Инфракрасное излучение испускают любые нагретые тела. Источниками инфракрасного излучения служат печи, батареи водяного отопления, электрические лампы накаливания. С помощью специальных приборов инфракрасное излучение можно преобразовать в видимый свет и получать изображения нагретых предметов в полной темноте. Инфракрасное излучение применяется для сушки окрашенных изделий, стен зданий, древесины.

К видимому свету относят излучения с длинной волны примерно от 770нм до 380нм, от красного до фиолетового света. Значения этого участка спектра электромагнитных излучений в жизни человека исключительно велико, так как почти все сведения об окружающем мире человек получает с помощью зрения. Свет является обязательным условием для развития зеленых растений и, следовательно, необходимым условием для существования жизни Земле.

Невидимое глазом электромагнитное излучение с длиннной волны меньше, чем у фиолетового света, называют ультрафиолетовым излучением (УФ).. Ультрафиолетовые излучение способно убивать белезнетворных бактерий, поэтому его широко применяют а медицине. Ультрафиолетовое излучение в составе солнечного света вызывает биологические процессы, приводящие к потемнению кожи человека – загару. В качестве источников ультрафиолетового излучения в медицине используются оразрядные лампы. Трубки таких ламп изготовляют из кварца, прозрачного для ультрафиолетовых лучей; поэтому эти лампы называют кварцевыми лампами.

Рентгеновские лучи (Ри) невидимы азом. Они проходят без существенного поглощения через значительные слои вещества, непрозрачного для видимого света. Обнаруживают рентгеновские лучи по их способности вызывать определенное свечение некоторых кристаллов и действовать на фотопленку. Способность рентгеновских лучей проникать через толстые слои веществ используется для диагностики заболеваний внутренних органов человека.