Электромагнитные волны

Конспект по физике для 9 класса «Электромагнитные волны». ВЫ УЗНАЕТЕ: Что называют электромагнитными волнами. Что такое напряжённость электрического поля.

Конспекты по физике    Учебник физики    Тесты по физике


Электромагнитные волны.

Вы уже познакомились с таким важным понятием, как электромагнитное поле. При этом особое внимание обращалось на тот факт, что порождающие друг друга электрическое и магнитное поля должны быть переменными. Но как добиться того, чтобы электрическое поле, создаваемое зарядами, было переменным?

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ

Для ответа на поставленный вопрос попытаемся понять, что произойдёт в случае, если заряженная частица не просто сместится из одной точки пространства в другую, а будет совершать колебания относительно некоторого начального положения. В результате движения частицы электрическое поле в непосредственной близости от неё будет периодически меняться. Изменяющееся электрическое поле будет порождать переменное магнитное поле, которое вызовет появление индукционного электрического поля на уже большем расстоянии от частицы, и т. д. Таким образом, изменение электромагнитного поля будет далее захватывать всё более отдалённые области пространства. Процесс распространения переменного электромагнитного поля, порождённого колеблющейся заряженной частицей, и представляет собой электромагнитную волну. Колебательное движение всегда является ускоренным. Следовательно, для получения электромагнитных волн нужны ускоренно движущиеся заряды.

В отличие от звуковых волн, которые могут распространяться только в среде, электромагнитные волны согласно теории Максвелла могут распространяться не только в среде, но и в вакууме. В связи с этим возникает вопрос: можем ли мы представить себе некий образ волны? Или какие физические величины испытывают колебания в электромагнитной волне?

Вам уже известно, что вектор магнитной индукции B является силовой характеристикой магнитного поля. От значения и направления вектора магнитной индукции зависит сила, с которой магнитное поле действует на движущуюся в нём заряженную частицу.

Для электрического поля также вводится его силовая характеристика. Данную векторную величину называют напряжённостью электрического поля и обозначают буквой E . Аналогично вектору магнитной индукции направление вектора напряжённости электрического поля совпадает с направлением касательной к силовой линии электрического поля в данной точке. По определению напряжённость электрического поля равна отношению силы, действующей на помещённую в данную точку поля заряженную частицу, к значению её заряда.

Из теории Максвелла следует, что в электромагнитной волне векторы B и E перпендикулярны друг другу и лежат в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны.

Именно эти физические величины являются основными характеристиками электромагнитной волны и испытывают периодические изменения. При этом модули этих векторов одновременно достигают максимальных и минимальных значений, т. е. колеблются синхронно.

Так как направление распространения электромагнитной волны перпендикулярно направлениям колебаний векторов B и E , то электромагнитные волны являются поперечными.

Дж. Максвелл не только теоретически обосновал возможность существования электромагнитных волн, но и вычислил скорость их распространения. Для вакуума это значение является фундаментальной величиной, равной скорости света и обозначается буквой с:
с = 300 000 км/с.

Для электромагнитных волн связь между длиной волны λ, частотой колебаний v и скоростью распространения с определяется такой же формулой, как и для механических волн: λ = c/ν.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОТКРЫТИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН

Электромагнитные волны впервые экспериментально обнаружил в 1887 г. немецкий учёный Г. Герц.

В опытах Герца ускоренное движение заряженных частиц осуществлялось с помощью специального разрядника, состоящего из двух металлических стержней с шарами на концах (вибратор Герца). Шарам сообщались большие разноимённые заряды, в результате чего между ними происходил электрический разряд. При этом в самих стержнях возникали электрические колебания. Приёмное устройство состояло из проволочного витка с двумя шарами на концах. Приём электромагнитной волны наблюдался в виде маленькой искры, которая проскакивала между шарами.

ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН

Шкала длин электромагнитных волн необычайно широка, а их применение чрезвычайно многообразно. Достаточно привести пример лишь одного диапазона — радиоволн: радиосвязь и телевидение, мобильная телефонная связь и радиолокация, радиоастрономия и средства космической связи и т. д. Кроме этого, такое хорошо всем знакомое явление, как загар, объясняется воздействием на кожу ультрафиолетового излучения — электромагнитных волн с очень малой длиной волны.

Электромагнитные волны, пронизывающие всё окружающее нас пространство, обусловлены как природными явлениями (свечение Солнца, излучение нагретых тел и т. д.), так и работой большинства технических устройств (телевизор, компьютер, микроволновая печь, линии электропередачи и т. п.).


Вы смотрели Конспект по физике для 9 класса «Электромагнитные волны».

Вернуться к Списку конспектов по физике (Оглавление).

Электромагнитные волны
5 (100%) 1 vote[s]

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *