Объясните природу электромагнитного поля электромагнитных волн кратко

Природа электромагнитного поля.

Порождение электромагнитного поля переменным магнитным полем и магнитного поля — переменным электрическим приводит к тому, что электрические и магнитные поля не существуют обособленно, независимо друг от друга. Компоненты векторов, характеризующих электромагнитное поле, образуют, согласно относительности теории, единую физическую величину — тензор электромагнитного поля, компоненты которого преобразуются при переходе от одной инерциальной системы отсчёта к другой в соответствии с преобразованиями Лоренца.

При больших частотах электромагнитные поля становятся существенными его квантовые свойства. В этом случае классическая электродинамика неприменима и электромагнитное поле описывается квантовой электродинамикой.

Электромагнитное поле, силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом, независимо от состояния их движения. Электромагнитное поле характеризуется вектором магнитной индукции В, который определяет: силу, действующую в данной точке поля на движущийся электрический заряд; действие электромагнитного поля на тела, имеющие магнитный момент, а также другие свойства электромагнитного поля. (Трофимова Т.И. Курс физики: учебное пособие для вузов. стр. 250-251)

Природа этих источников едина: электромагнитное поле возникает в результате движения заряженных микрочастиц (электронов, протонов, ионов), а также благодаря наличию у микрочастиц спинового магнитного момента.

Электромагнитное поле неподвижных или равномерно движущихся заряженных частиц неразрывно связано с этими частицами; при ускоренном движении частиц электромагнитного поля «отрывается» от них и существует независимо в форме электромагнитных волн. (Татур Т.А. Основы теории электромагнитного поля. стр. 170)

Для электромагнитного поля наиболее характерны следующие проявления.

1. В постоянном однородном электромагнитном поле на магнитный диполь с магнитным моментом pm действует вращающий момент N = [рm В] (так, магнитная стрелка в электромагнитном поле поворачивается по полю; виток с током I, также обладающий магнитным мо- ментом,стремит-ся занять положение, при котором плоскость была бы перпендик. линиям индукции; 1, а).

2. В постоянном однородном электромагнитном поле действие силы Лоренца приводит к тому, что траектория движения электрического заряда имеет вид спирали с кривизной, обратно пропорциональной скорости (рис. 1, б).

3. В пространственно неоднородном электромагнитном поле на магнитный диполь действует сила F, перемещающая диполь в направлении градиента поля: F = grad (pmB); так, пучок атомов, противоположноориентированными магнитными моментами, в неоднородном электромагнитном поле разделяется на два расходящихся пучка(рис.1, в).

4. Электромагнитное поле непостоянное во времени, оказывает силовое действие на покоящиеся электрические заряды и приводит их в движение; возникающий при этом в контуре ток Iинд (рис. 1, г) своим электромагнитным полем В инд. противодействует изменению первоначального электромагнитного поля

рис. 1, а.

Рис. 1. a — действие однородного постоянного магнитного поля на магнитную стрелку, виток с током I и атомный диполь (е — электрон атома); б — действие однородного постоянного магнитного поля на свободно движущиеся электрические заряды q (их траектория в общем случае имеет вид спирали); в — разделение пучка магнитных диполей в неоднородном магнитном поле; г — возникновение тока индукции в витке при усилении внешнего магнитного поля В (стрелками показано направление тока индукции и создаваемого магнитного поля Винд). Здесь рm — магнитный момент, q — электрический заряд, v — скорость заряда.

(Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц. Теория поля. стр. 294)

Источник

X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2018

Электромагнитное поле создается зарядами. Электромагнитное поле – особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между электрически заряженными частицами.

Основными величинами, определяющими электромагнитное поле, являются вектор электрической напряженности поля Е и вектор магнитной напряженности поля Н. Эти векторы являются функциями времени и координат в пространстве, описываемых радиус-вектором r [1, с. 252].

Особенностью электромагнитных волн является наличие трёх взаимно перпендикулярных векторов: волнового вектора, вектора напряжённости электрического поля E и вектора напряжённости магнитного поля H.

По определению, электромагнитное поле – это совокупность электрических и магнитных полей, которые могут переходить друг в друга. Физические причины существования электромагнитного поля связаны с тем, что изменяющееся во времени электрическое поле порождает магнитное поле, а изменяющееся магнитное – вихревое электрическое поле. Электромагнитное поле неподвижных или равномерно движущихся заряженных частиц неразрывно связано с этими частицами. При ускоренном движении заряженных частиц, электромагнитное поле «отрывается» от них и существует независимо в форме электромагнитных волн, не исчезая с устранением источника.

Электромагнитные волны – это распространяющееся в пространстве возмущение (изменение состояния) электромагнитного поля.

Среди электромагнитных полей, порождённых электрическими зарядами и их движением, принято относить к излучению ту часть переменных электромагнитных полей, которая способна распространяться наиболее далеко от своих источников – движущихся зарядов, затухая наиболее медленно с расстоянием.

Электромагнитные волны характеризуются длиной волны. Источник, генерирующий излучение характеризуются понятием частота. Классификация электромагнитных волн по частотам приведена в табл. 1 [1, с. 253].

Таблица 1 – Классификация электромагнитных волн по частотам [4, с. 262]

Наименование частотного диапазона

Наименование волнового диапазона

Источник

26.Электромагнитное поле. Электромагнитные волны и их свойства. Принципы радиосвязи. Радиолокация

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:

— электрический заряд, движущийся с ускорением или колеблющийся.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ- 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 бегущие волны (переносят энергию).

Радиолока́ция — область науки и техники, объединяющая методы и средства обнаружения, измерения координат, а также определение свойств и характеристик различных объектов, основанных на использовании радиоволн. Близким и отчасти перекрывающимся термином является радионавигация, однако в радионавигации более активную роль играет объект, координаты которого измеряются, чаще всего это определение собственных координат. Основное техническое приспособление радиолокации — радиолокационная станция (англ. Radar).

Для просмотра окружающего пространства РЛС использует различные способы обзора за счёт перемещения направленного луча антенны РЛС: круговой, секторный, обзор по винтовой линии, конический, по спирали, «V» обзор, линейный.

В соответствии с видом излучения РЛС делятся на:

-РЛС непрерывного излучения

Радиолокация основана на следующих физических явлениях:

Радиоволны рассеиваются на встретившихся на пути их распространения электрических неоднородностях. При этом отражённая волна, также как и излучение цели, позволяет обнаружить цель.

На больших расстояниях от источника излучения можно считать, что радиоволны распространяются прямолинейно и с постоянной скоростью, благодаря чему имеется возможность измерять дальность и угловые координаты цели.

27.Электромагнитная природа света. Скорость света. Зависимость между длиной световой волны и частотой электромагнитных колебаний

Электромагнитная природа света. Одним из наиболее трудных для волновой теории света был вопрос о том, что же колеблется при распространении световых волн, в какой среде они распространяются.

На вопрос о природе света и механизме его распространения давала ответ гипотеза Максвелла. На основании совпадения экспериментально измеренного значения скорости света в вакууме со значением скорости распространения электромагнитных волн Максвелл высказал предположение, что свет – электромагнитные волны. Эта гипотеза подтверждается многими экспериментальными фактами. Представлениям электромагнитной теории света полностью соответствуют экспериментально открытые законы отражения и преломления света, явления интерференции, дифракции и поляризации света. Скорость света =

Источник