Электричество и магнетизм

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

(6.36)

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

(6.37)

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

(6. 38)

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

(6.39)

Эти уравнения можно записать в векторной форме

(6.40)

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

(6.41)

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:

(6.42)

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

(6.43)

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; 

http://n-t.ru/nl/fz/lorentz.htm — Хендрик Лоренц (1853–1928).

Электромагнитное поле | это… Что такое Электромагнитное поле?

Электромагни́тное по́ле — фундаментальное физическое поле, взаимодействующее с электрически заряженными телами, а также с телами, имеющими собственные дипольные и мультипольные электрические и магнитные моменты. Представляет собой совокупность электрического и магнитного полей, которые могут, при определённых условиях, порождать друг друга, а по сути являются одной сущностью, формализуемой через тензор электромагнитного поля.

Электромагнитное поле (и его изменение со временем) описывается в электродинамике в классическом приближении посредством системы уравнений Максвелла. При переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой электрическое и магнитное поле в новой системе отсчета — каждое зависит от обоих — электрического и магнитного — в старой, и это ещё одна из причин, заставляющая рассматривать электрическое и магнитное поле как проявления единого электромагнитного поля.

В современной формулировке электромагнитное поле представлено тензором электромагнитного поля, компонентами которого являются три компонента напряжённости электрического поля и три компонента напряжённости магнитного поля (или — магнитной индукции)^{[~ 1]}, а также четырёхмерным электромагнитным потенциалом — в определённом отношении ещё более важным.

Действие электромагнитного поля на заряженные тела описывается в классическом приближении посредством силы Лоренца.

Квантовые свойства электромагнитного поля и его взаимодействия с заряженными частицами (а также квантовые поправки к классическому приближению) — предмет квантовой электродинамики, хотя часть квантовых свойств электромагнитного поля более или менее удовлетворительно описывается упрощённой квантовой теорией, исторически возникшей заметно раньше.

Возмущение электромагнитного поля, распространяющееся в пространстве, называется электромагнитной волной (электромагнитными волнами)^{[~ 2]}. Любая электромагнитная волна распространяется в пустом пространстве (вакууме) с одинаковой скоростью — скоростью света (свет также является электромагнитной волной). В зависимости от длины волны электромагнитное излучение подразделяется на радиоизлучение, свет (в том числе инфракрасный и ультрафиолет), рентгеновское излучение и гамма-излучение.

Содержание 1 История открытия 2 Классификация 3 Физические свойства 4 Безопасность электромагнитных полей 5 См. также 6 Примечания 7 Литература 8 Ссылки

История открытия

До начала XIX в. электричество и магнетизм считались явлениями, не связанными друг с другом, и рассматривались в разных разделах физики.

В 1819 г. датский физик Г. Х. Эрстед обнаружил, что проводник, по которому течёт электрический ток, вызывает отклонение стрелки магнитного компаса, расположенного вблизи этого проводника, из чего следовало, что электрические и магнитные явления взаимосвязаны.

Французский физик и математик А. Ампер в 1824 г. дал математическое описание взаимодействия проводника тока с магнитным полем (см. Закон Ампера).

В 1831 г. английский физик М. Фарадей экспериментально обнаружил и дал математическое описание явления электромагнитной индукции — возникновения электродвижущей силы в проводнике, находящемся под действием изменяющегося магнитного поля.

В 1864 г. Дж. Максвелл создаёт теорию электромагнитного поля, согласно которой электрическое и магнитное поля существуют как взаимосвязанные составляющие единого целого — электромагнитного поля. Эта теория с единой точки зрения объясняла результаты всех предшествующих исследований в области электродинамики, и, кроме того, из неё вытекало, что любые изменения электромагнитного поля должны порождать электромагнитные волны, распространяющиеся в диэлектрической среде (в том числе, в пустоте) с конечной скоростью, зависящей от диэлектрической и магнитной проницаемости этой среды. Для вакуума теоретическое значение этой скорости было близко к экспериментальным измерениям скорости света, полученным на тот момент, что позволило Максвеллу высказать предположение (впоследствии подтвердившееся), что свет является одним из проявлений электромагнитных волн.

Теория Максвелла уже при своем возникновении разрешила ряд принципиальных проблем электромагнитной теории, предсказав новые эффекты и дав надежную и эффективную математическую основу описанию электромагнитных явлений. Однако при жизни Максвелла наиболее яркое предсказание его теории — предсказание существования электромагнитных волн — не получило прямых экспериментальных подтверждений.

В 1887 г. немецкий физик Г. Герц поставил эксперимент, полностью подтвердивший теоретические выводы Максвелла. Его экспериментальная установка состояла из находящихся на некотором расстоянии друг от друга передатчика и приёмника электромагнитных волн, и фактически представляла собой исторически первую систему радиосвязи, хотя сам Герц не видел никакого практического применения своего открытия, и рассматривал его исключительно как экспериментальное подтверждение теории Максвелла.

В XX в. развитие представлений об электромагнитном поле и электромагнитном излучении продолжилось в рамках квантовой теории поля, основы которой были заложены великим немецким физиком Максом Планком. Эта теория, в целом завершенная рядом физиков около середины XX века, оказалась одной из наиболее точных физических теорий, существующих на сегодняшний день.

Во второй половине XX века (квантовая) теория электромагнитного поля и его взаимодействия была включена в единую теорию электрослабого взаимодействия и ныне входит в так называемую стандартную модель в рамках концепции калибровочных полей (электромагнитное поле является с этой точки зрения простейшим из калибровочных полей — абелевым калибровочным полем).

Классификация

Электромагнитное поле с современной точки зрения есть безмассовое^{[~ 3]} абелево^{[~ 4]}векторное^{[~ 5]}калибровочное^{[~ 6]} поле. Его калибровочная группа — группа U(1).

Среди известных (не гипотетических) фундаментальных полей электромагнитное поле — единственное, относящееся к указанному типу. Все другие поля такого же типа (которые можно рассматривать, по крайней мере, чисто теоретически) — (были бы) полностью эквивалентны электромагнитному полю, за исключением, быть может, констант.

Физические свойства

Физические свойства электромагнитного поля и электромагнитного взаимодействия — предмет изучения электродинамики, с классической точки зрения оно описывается классической электродинамикой, а с квантовой — квантовой электродинамикой. В принципе, первая является приближением второй, заметно более простым, но для многих задач — очень и очень хорошим.

В рамках квантовой электродинамики электромагнитное излучение можно рассматривать как поток фотонов. Частицей-переносчиком электромагнитного взаимодействия является фотон (частица, которую можно представить как элементарное квантовое возбуждение электромагнитного поля) — безмассовый векторный бозон. Фотон также называют квантом электромагнитного поля (подразумевая, что соседние по энергии стационарные состояния свободного электромагнитного поля с определенной частотой и волновым вектором различаются на один фотон).

Электромагнитное взаимодействие — это один из основных видов дальнодействующих фундаментальных взаимодействий, а электромагнитное поле — одно из фундаментальных полей.

Существует теория (входящая в Стандартную модель), объединяющая электромагнитное и слабое взаимодействие в одно — электрослабое. Также существуют теории, объединяющие электромагнитное и гравитационное взаимодействие (например, теория Калуцы-Клейна). Однако последняя, при её теоретических достоинствах и красоте, не является общепринятой (в смысле её предпочтительности), так как экспериментально не обнаружено ее отличий от простого сочетания обычных теорий электромагнетизма и гравитации, как и теоретических преимуществ в степени, заставившей бы признать её особенную ценность. Это же (в лучшем случае) можно сказать пока и о других подобных теориях: даже лучшие из них по меньшей мере недостаточно разработаны, чтобы считаться вполне успешными.

Безопасность электромагнитных полей

Основная статья: Электромагнитная безопасность

В связи со всё большим распространением источников ЭМП в быту (СВЧ-печи, мобильные телефоны, теле-радиовещание) и на производстве (оборудование ТВЧ, радиосвязь), большое значение приобретают нормирование уровней ЭМП и изучение возможного влияния ЭМП на человека^[1]. Нормирование уровней ЭМП проводится раздельно для рабочих мест и санитарно-селитебной зоны.

Контроль за уровнями ЭМП возложен на органы санитарного надзора и инспекцию электросвязи, а на предприятиях — на службу охраны труда.

Предельно-допустимые уровни ЭМП в разных радиочастотных диапазонах различны^[2].

См. также

• Электромагнитное излучение
• Уравнения Максвелла
• Максвелл, Джеймс Клерк
• Герц, Генрих Рудольф

Примечания

1. ↑ Для вакуума, для которого формулируются фундаментальные уравнения, напряжённость магнитного поля и магнитная индукция — по сути одно и то же, хотя в некоторых системах единиц (в том числе в СИ) могут отличаться постоянным множителем и даже единицами измерения.
2. ↑ Подразумевается распространение со слабым убыванием по интенсивности; в вакууме подразумевается убывание с расстоянием от источника медленнее, чем убывание статического (кулоновского) поля; плоская электромагнитная волна — пока приближение плоской волны верно и в пренебрежении поглощением (или в идеальном вакууме) — вообще не убывает по амплитуде, сферическая — убывает медленнее, чем соответственно напряженность или потенциал в законе Кулона.
3. ↑ Параметр m (масса) в уравнении Клейна-Гордона для электромагнитного поля равен нулю (иначе говоря, это означает, что электромагнитный потенциал подчиняется — в определённой калибровке — просто волновому уравнению. С этим связан факт, что фотон (в вакууме) нельзя — как и любую безмассовую частицу — остановить (а также разогнать или замедлить), он всегда движется с одной и той же скоростью — скоростью света.
4. ↑ В наиболее простой интерпретации это означает, что электромагнитное поле непосредственно не взаимодействует само с собой, то есть что электромагнитное не имеет электрического заряда. Фотон не может сам непосредственно излучить или поглотить другой фотон.
5. ↑ При применении терминов в узком смысле калибровочными считаются только векторные поля; но мы, во всяком случае, обозначим здесь векторный характер электромагнитного поля явно.
6. ↑ Калибровочным электромагнитное поле является при рассмотрении его во взаимодействии с электрически заряженными частицами; понятие калибровочного поля всегда подразумевает подобное взаимодействие (подобное в каком-то смысле; конкретный способ взаимодействия может заметно отличаться).

Литература

• Сивухин Д. В. Общий курс физики. — Изд. 4-е, стереотипное. — М.: Физматлит; Изд-во МФТИ, 2004. — Т. III. Электричество. — 656 с. — ISBN 5-9221-0227-3; ISBN 5-89155-086-5.

Ссылки

1. ↑ Ю. А. Холодов Мозг в электромагнитных полях. — М.: Наука, 1982. — P. 123. — (Человек и окружающая среда).
2. ↑ Предельно допустимые уровни (ПДУ) воздействия электромагнитных полей (ЭМП) диапазона частот 10-60 КГц (утв. Минздравом СССР 31.07.1991 № 5803-91), по состоянию на 12 октября 2006 года.

электромагнетизм. Может ли кто-нибудь объяснить магнитные и электрические поля?

Итак, вы получаете движущиеся электроны, и внезапно возникает «магнитное» поле.

Но в то же время, если вы возьмете магнитный диполь (магнит, как мы его знаем) и переместите его, вы внезапно получите электрическое поле.

Это был большой шаг вперед в истории физики, когда эти два наблюдения были объединены в одну электромагнитную теорию в уравнениях Максвелла..

Изменяющиеся электрические поля генерируют магнитные поля, а изменяющиеся магнитные поля генерируют электрические поля.

Единственная разница между ними заключается в элементарном кванте поля. Электрическое поле является полюсом, магнитное поле имеет дипольную природу, магнитные монополи, хотя и допустимые теорией, не обнаружены.

Электрические диполи существуют симметрично магнитным диполям:
$\hspace{50px}$$\hspace{50px}$. $$ \begin{array}{c} \textit{силовые поля электрического диполя} \\ \hspace{250px} \end{array} \hspace{50px} \begin{array}{c} \textit{линии поля магнитного диполя} \\ \hspace{250px} \end{array} $$

1. но не создается НАСТОЯЩАЯ собственная магнитная сила, не так ли?

Существует симметрия в электрических и магнитных силах

(следующий номер 2 в вопросе)

2. Разве магнетизм не просто термин, который мы используем для обозначения результатов, которые мы наблюдаем, когда вы берете обычное электрическое поле и перемещаете его относительно некоторого объекта?

Исторически магнетизм наблюдался в древние времена в минералах, происходящих из Магнезии, региона в Малой Азии. Отсюда и название. Ничего общего с очевидными движущимися электрическими полями.

После уравнения Максвелла и открытия атомной природы материи были обнаружены маленькие магнитные диполи внутри магнитных материалов, из которых состоят постоянные магниты.

3. Электроны, как правило, находятся в состояниях, в которых их суммарный заряд компенсируется эквивалентным числом протонов, поэтому на близлежащих телах нет наблюдаемого суммарного заряда. Если ток электронов движется по проводу, будет ли это создавать флуктуации степени локального суммарного заряда? Если это так, то является ли магнетизм тем, что происходит, когда движение электрона создает суммарный заряд, который влияет на другие объекты? Если это так, всегда ли магнетизм включает в себя суммарный заряд, создаваемый движением электрона?

Нет. См. ответ на вопрос 2. Изменение магнитных полей создает электрические поля и наоборот. Нет чистых сборов.

4. Если мое утверждение в № 2 верно, то каковы именно наблюдаемые различия между электрическим полем и магнитным полем? Если предположить, что № 3 верен, то создаваемая чистая положительная или отрицательная сила будет притягивать или отталкивать магниты, потому что у них есть локализованные суммарные заряды на их полюсах, верно? В то время как стандартное электрическое поле не подразумевает результирующую силу, и, следовательно, оно не будет ни притягивающим, ни отталкивающим? Магнитное поле также будет притягивать или отталкивать некоторые металлы из-за особой свободы движения, которой обладают их электроны?

Нет. Магнитное поле в первом порядке взаимодействует с магнитным дипольным полем атомов. У кого-то сильные, у кого-то нет. Движущееся магнитное поле будет взаимодействовать с электрическим полем, которое оно генерирует с электронами в токе.

5. Если бы я мог взять любой объект с чистым зарядом (например, магнит), даже если он стоит на месте и не движется, разве это не пример магнитного поля?

Магнит обычно не имеет электрического заряда, если только он не заряжен батареей или чем-то еще. У него есть магнитный диполь, который будет напрямую взаимодействовать с магнитными полями. См. ссылку выше.

6. Я вообще не понимаю, почему движущиеся электроны создают магнетизм (если только я не был прав в своей гипотезе суммарного заряда), и я не понимаю точной разницы между электростатическим и магнитным полями.

Это наблюдательный факт, экспериментальный факт, на котором основана классическая электромагнитная теория и квантовая. Факты должны быть приняты, и математика теорий, соответствующих фактам, позволяет делать прогнозы и манипуляции, которые в случае электромагнетизма очень точны и успешны, включая эту веб-страницу, с которой мы общаемся.

ч32

Глава 22 Конспект лекций

Формулы:

S B <sub>D l = m o I + m o e o D F E /D t
F Е = EA
L = C / F

S = P / A = U / TA = UF / / TA = UV / / TA = UV / . U / V = (1/2) E O E ² + 1/(2 M O ) B ^{2
1 = 6) B 2
1 = 6) B 2
1 = 6. . E 2 = (1/ m o ) B 2}</sub>

Демонстрации:

• Показать поперечную волну (веревка) и продольную волну (слинки).
• Энергия коротковолнового передатчика
• ЭМ спектр

Изменение электрических полей создает магнитные поля

В главе 21 мы узнали, что изменение магнитных полей создавать электрические поля. В середине 1800-х годов известный шотландский физик Джеймс Клерк Максвелл выдвинул гипотезу о том, что изменение электрических полей может также создают магнитные поля и что это взаимодействие будет создавать электромагнитные (ЭМ) волны, волны колеблющихся электрических и магнитных полей. Он предсказал, что скорость этих электромагнитных волн была бы скоростью света. Следовательно, он предсказал, что видимый свет представляет собой электромагнитную волну. Давайте посмотрим на первую часть его теории о том, что изменяющиеся электрические поля создают магнитные поля.

В вашей книге описывается, как Максвелл выдвинул гипотезу о чем-то, называемом током смещения , что, как было показано, эквивалентно изменению электрического потока. Это

I _D = e _o D F _E /D t

где электрический поток ( F _E ) определяется так же, как и магнитный поток, величина электрического поле, проходящее через площадь.

F _E = ЕА

Максвелл показал, что при таком определении Закон Ампера имеет дополнительный термин и должен быть записан.

S B _{D l = m o I + m o e o D F E /D t}

   Вспомним, что закон Ампера в математических терминах утверждает, что ток производит магнитное поле. С помощью этого дополнительного члена Максвелл показал, что изменяющийся электрический поток также создает магнитное поле. Итак, теперь у нас есть идеи, что изменение электрического магнитный поток создает магнитное поле, а изменяющийся магнитный поток создает электрическое поле. Максвелл понял, что это приведет к возникновению и самораспространению электромагнитных волн. Давайте посмотрим, как это работает.

Производство электромагнитных волн

     Предположим, у нас есть антенна, которая представляет собой провод, подключенный к источник переменного тока. Источник переменного тока создает колеблющиеся + и — заряды, которые создают электрическое поле (из-за разделения зарядов) и магнитное поле (из-за тока в проводе).

     Обратите внимание, что электрическое и магнитное поля перпендикулярны друг другу. Это поле начинает двигаться от антенны, и через некоторое время источник переменного тока изменил ситуацию.

     У нас есть магнитное поле, которое колеблется внутри и вне бумаги, и электрическое поле который колеблется вверх и вниз в бумаге. Поскольку изменяющееся магнитное поле создает электрическое поле, а изменяющееся электрическое поле создает магнитное поле, эти два колеблющихся поля продолжают усиливать друг друга, и волна распространяется в пространстве.

     Мы показали, как создавать электромагнитные волны с помощью антенны. В целом электромагнитных волны создаются любым ускоряющим зарядом.

Природа электромагнитных волн

   Каковы свойства этих электромагнитных волн?

Поперечная волна

Демонстрация: поперечные и продольные волны

     Это поперечные волны. Это означает, что направление колебаний перпендикулярно направление движения. Электрическое и магнитное поля колеблются синусоидально перпендикулярно направлению движения.

Состоит из электрического и магнитного полей

Волны состоят из электрических и магнитных полей. Как мы видели,

1. Поля колеблются
2. Поля расположены под прямым углом друг к другу
3. Поля расположены под прямым углом к ​​направлению движения
4. Поля находятся в фазе. Пик магнитного поля возникает одновременно с пиком электрического поля.

Скорость электромагнитных волн

     Одна удивительная вещь в гипотезе Максвелла заключалась в том, что он предсказал скорость электромагнитное излучение должно быть. В книге кратко показано, как рассчитать это на основе уже известных нам принципов. Используя аналогичный метод, Максвелл показал, что скорость электромагнитных волн в вакууме будет

c =( e _o m _o ) ^-1/2

с = 1/[(8,8510 ^-12 C ² /(Н-м ² )(4p10 ^-7 Т-м/А)] ^1/2

с = 3,0010 ⁸ м/с ²

Проверяем, что юниты в порядке.

F = ILB N = CmT/s T = Ns/Cm

Ампер = Кл/с, поэтому указанные выше единицы равны

.

{(Нм ² /C ² )(См/Нс)(1/м)(С/с)} ^1/2 = {м ² /с ² } ^1/2  = м/с

     Это потрясающе. Он предсказал, что скорость света будет именно такой, какой мы ее измеряем. это быть. Галилей пытался измерить скорость света с помощью фонарей и помощника в отдалении. Более точным способом измерения скорости света является использование вращающегося зеркала.

     Восьмигранное зеркало вращается, и глаз может видеть только свет из коробки, когда зеркало совершает ровно 1/8 оборота за то время, которое требуется свету, чтобы отразиться от зеркала и вернуться обратно. Поскольку время, необходимое для совершения одного оборота, определяется периодом, T = 1/ f = 2 p / w , одна восьмая оборота занимает время t  = p /4 w ,

Или v = d/t = 4dw/p

Таким образом, точно зная угол поворота ( w ) и расстояние ( d ), можно измерить скорость света точно.

Скорость света БЫСТРО. Это 3,0010 ⁸ м/с ² или 186 000 миль/сек.

ЗАДАЧА :  Солнце находится на расстоянии около 1,510 11 м от земли. Сколько времени нужно свету, чтобы добраться сюда? 1,510 11 м/(310 8 м/с) = 500 секунд/60 с/м = 8,3 минуты

Спектр электромагнитных волн

       Электромагнитные волны бывают разных длин волн, которые сильно отличаются от наши чувства или детекторы, но все они являются электромагнитными волнами. К ним относятся: радиоволны (AM, FM), телевизионные сигналы, микроволны, инфракрасные волны (тепло), видимый свет, ультрафиолетовые лучи. (вызывают рак кожи), рентгеновские лучи, гамма-лучи. Поскольку все это электромагнитные волны,

1. У них одинаковая скорость.
2. Они имеют разную частоту и длину волны.

Скорость волны определяется как

v = c = lf .

Итак, если я знаю частоту, я могу определить длину волны, и наоборот.

Демонстрация: спектр электромагнитного излучения.

Я показываю одну характеристическую частоту, когда реально все диапазон.

Имя Частота Длина волны ( l ) Время на раз л Сверхнизкая частота 60 Гц 5000 км (510 6 ) 17 мс (1,710 -2 ) Звуковая частота 10 кГц (110 4 ) 30 км (310 4 ) 100 мс (110 -4 ) Радиочастота 222 МГц (210 8 ) 1,4 м 4,5 нс (4,510 -9 ) Микроволновая печь 10 ГГц (110 10 ) 30 мм (310 -2 ) 100 шт. (110 -10 ) Инфракрасный (тепловой) 10 ТГц (110 13 ) 30 мм (310 -5 ) 100 фс (110 -13 ) Видимый 600 ТГц (610 14 ) 500 нм (510 -7 ) 1,7 фс (1,710 -15 ) Ультрафиолет 110 16 Гц 30 нм (310 -8 ) . 1 фс (110 -16 ) Рентген 110 18 Гц 300 м (310 -10 ) 110 -18 с Гамма-луч 110 20 Гц 3 часа (310 -12 ) 110 -20 с

Энергия электромагнитных волн

     При изучении электричества и магнетизма мы видели, что в магнитном поле и в электрическом поле. У них есть плотность энергии.

u _e = (1/2) e _o E ²

u _м = (1/2 м _o ) B ²

Поскольку электромагнитные волны представляют собой колебания электрических и магнитных полей, они также несут энергию. В для электромагнитной волны полная плотность энергии представляет собой просто сумму вкладов электрических и магнитных волн.

u =  (1/2) e _o E ² + (1/2 м _o ) B
4 1 ^2
0

Энергия, переносимая магнитным полем, такая же, как и энергия электрического поля.

(1/2) E _O E ² = (1/2 M _O ) B ² SO E = CB
0 2 SO E = CB 777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777. ² .

Таким образом, мы можем написать плотность как U = E _O E ² или U = (1/ M _O ) B 941941941941941941941941941941 ).

Как всегда с синусоидальными волнами

E _RMS = (1/2) E _o     и    B _RMS = (1/2) B _o

4

4

     Мы часто измеряем энергию, запасенную в электромагнитной волне, измеряя ее интенсивность, т.е. полная мощность, проходящая через единицу площади. (Это сильное тепло. Ваше тело — это область). (S — интенсивность)

S = P / A = U / tA     измеряется в Вт/м ²

S = мкВ / tA      ( В объем = Ал = Авт = Акт )

S = uAct / tA = uc

S = (1/2) CE _O E ² + ( C /2 M _O ) B
0 2 _S ) B
0 2 _S ) B
0 2 S ) B
0 2
1 S. ) B
0 2 _S ) B
0 2 _S ) B
0 2 _S ). _o E ²    или   S = ( c / м _или ) В ²

Демонстрация: покажите мощность, передаваемую в коротковолновом радио и с нагревательным элементом.

ПРОБЛЕМА :  Среднеквадратичная выходная мощность лампочки составляет 100 Вт. Если я я стою в 2 метрах от лампочки, сколько энергии я чувствую на своем лице за одну минуту, если площадь моего лица составляет 0,02 м 2 ? Когда свет уйдет на расстояние 2 метра от лампочки, 100 Вт распределяются по площади поперечного сечения, равной 4 p r 2 = 4 p (2м) 2 = 50,3м 2 . Тогда средняя мощность на единицу площади определяется как . S = P / A = 100 Вт/(50,3 м) 2 = 2,0 Вт/м 2 , а средняя мощность, достигающая моего лица, составляет . alexxlab Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт Рубрики Прост Радио Разное Своими руками Советы Схем Схемы Транзист Транзисторы Электрон Электроника