Головна · Гастрит · Магнітні поля випередження, джерела, санпін. Теорія магнітного поля та цікаві факти про магнітне поле землі

Магнітні поля випередження, джерела, санпін. Теорія магнітного поля та цікаві факти про магнітне поле землі

Давайте разом розумітися на тому, що таке магнітне поле. Адже багато людей живуть у цьому полі все життя і навіть не замислюються про нього. Час це виправити!

Магнітне поле

Магнітне поле- Особливий вид матерії. Воно проявляється у дії на рухомі електричні заряди і тіла, які мають власний магнітний момент (постійні магніти).

Важливо: на нерухомі заряди магнітне поле діє! Створюється магнітне поле також рухомими електричними зарядами, або електричним полем, що змінюється в часі, або магнітними моментами електронів в атомах. Тобто будь-який провід, яким тече струм, стає також і магнітом!

Тіло, що має власне магнітне поле.

Магніт має полюси, звані північним і південним. Позначення "північний" та "південний" дано лише для зручності (як "плюс" і "мінус" в електриці).

Магнітне поле зображається за допомогою силових магнітних ліній. Силові лінії безперервні та замкнуті, а їх напрямок завжди збігається з напрямком дії сил поля. Якщо навколо постійного магніту розсипати металеву стружку, частинки металу покажуть наочну картину силових ліній магнітного поля, що виходять із північного та входять у південний полюс. Графічна характеристика магнітного поля – силові лінії.

Характеристики магнітного поля

Основними характеристиками магнітного поля є магнітна індукція, магнітний потікі магнітна проникність. Але давайте про все по порядку.

Відразу зазначимо, що всі одиниці виміру наводяться у системі СІ.

Магнітна індукція B - Векторна фізична величина, що є основною силовою характеристикою магнітного поля. Позначається буквою B . Одиниця виміру магнітної індукції - Тесла (Тл).

Магнітна індукція показує, наскільки сильне поле, визначаючи силу, з якою воно діє на заряд. Ця сила називається силою Лоренца.

Тут q - Заряд, v - його швидкість у магнітному полі, B - Індукція, F - сила Лоренца, з якою поле діє заряд.

Ф– фізична величина, що дорівнює добутку магнітної індукції на площу контуру та косинус між вектором індукції та нормаллю до площини контуру, через який проходить потік. Магнітний потік – скалярна характеристика магнітного поля.

Можна сказати, що магнітний потік характеризує кількість ліній магнітної індукції, що пронизують одиницю площі. Магнітний потік вимірюється в Веберах (Вб).

Магнітна проникність- Коефіцієнт, що визначає магнітні властивості середовища. Одним із параметрів, від яких залежить магнітна індукція поля, є магнітна проникність.

Наша планета протягом кількох мільярдів років є величезним магнітом. Індукція магнітного поля Землі змінюється залежно координат. На екваторі вона дорівнює приблизно 3,1 на 10 мінус п'ятого ступеня Тесла. До того ж існують магнітні аномалії, де значення та напрямок поля суттєво відрізняються від сусідніх областей. Одні з найбільших магнітних аномалій на планеті Курськаі Бразильська магнітні аномалії.

Походження магнітного поля Землі досі залишається загадкою для вчених. Передбачається, що джерелом поля є рідке металеве ядро ​​Землі. Ядро рухається, отже, рухається розплавлений залізо-нікелевий сплав, а рух заряджених частинок - це електричний струм, що породжує магнітне поле. Проблема в тому, що ця теорія ( геодинамо) не пояснює того, як поле зберігається стійким.

Земля – величезний магнітний диполь.Магнітні полюси не збігаються з географічними, хоч і знаходяться в безпосередній близькості. Більше того, магнітні полюси Землі рухаються. Їхнє зміщення реєструється з 1885 року. Наприклад, за останні сто років магнітний полюс у Південній півкулі змістився майже на 900 кілометрів і зараз перебуває у Південному океані. Полюс арктичної півкулі рухається через Північний Льодовитий океан до Східно-Сибірської магнітної аномалії, швидкість його пересування (за даними 2004 року) склала близько 60 кілометрів на рік. Наразі спостерігається прискорення руху полюсів – у середньому швидкість зростає на 3 кілометри на рік.

Яким є значення магнітного поля Землі для нас?Насамперед магнітне поле Землі захищає планету від космічних променів та сонячного вітру. Заряджені частинки далекого космосу не падають прямо на землю, а відхиляються гігантським магнітом і рухаються вздовж його силових ліній. Таким чином, все живе виявляється захищеним від згубної радіації.

За історію Землі відбувалося кілька інверсій(Змін) магнітних полюсів. Інверсія полюсів- Це коли вони міняються місцями. Останній раз це явище сталося близько 800 тисяч років тому, а всього геомагнітних інверсій в історії Землі було більше 400. Деякі вчені вважають, що з урахуванням прискорення руху магнітних полюсів наступної інверсії полюсів, що спостерігається, слід очікувати в найближчі пару тисяч років.

На щастя, у нашому столітті зміни полюсів поки що не очікується. Отже, можна думати про приємне і насолоджуватися життям у старому доброму постійному полі Землі, розглянувши основні властивості та характеристики магнітного поля. А щоб Ви могли це робити, існують наші автори, яким можна з впевненістю в успіху доручити частину навчальних турбот! та інші типи робіт ви можете замовити за посиланням.

Магнітне поле – це особлива форма матерії, яка створюється магнітами, провідниками зі струмом (зарядженими частинками, що рухаються) і яку можна виявити по взаємодії магнітів, провідників зі струмом (заряджених частинок, що рухаються).

Досвід Ерстеда

Першими експериментами (проведені 1820 р.), які показали, що між електричними і магнітними явищами є глибокий зв'язок, були досліди датського фізика Х. Ерстеда.

Магнітна стрілка, розташована поблизу провідника, повертається деякий кут при включенні струму у провіднику. При розмиканні ланцюга стрілка повертається у вихідне положення.

З досвіду Г. Ерстеда випливає, що довкола цього провідника існує магнітне поле.

Досвід Ампера
Два паралельні провідники, якими протікає електричний струм, взаємодіють між собою: притягуються, якщо струми спрямовані, і відштовхуються, якщо струми спрямовані протилежно. Це відбувається через взаємодію провідників магнітних полів, що виникають навколо.

Властивості магнітного поля

1. Матеріально, тобто. існує незалежно від нас та наших знань про нього.

2. Створюється магнітами, провідниками зі струмом (зарядженими частинками, що рухаються)

3. Виявляється по взаємодії магнітів, провідників зі струмом (заряджених частинок, що рухаються)

4. Діє на магніти, провідники зі струмом (заряджені частинки, що рухаються) з деякою силою

5. Жодних магнітних зарядів у природі не існує. Не можна розділити північний та південний полюси та отримати тіло з одним полюсом.

6. Причина, внаслідок якої тіла мають магнітні властивості, була знайдена французьким ученим Ампером. Ампер висунув висновок – магнітні властивості будь-якого тіла визначаються замкнутими електричними струмами всередині нього.

Ці струми є рух електронів по орбітах в атомі.

Якщо площини, в яких циркулюють ці струми, розташовані безладно по відношенню один до одного внаслідок теплового руху молекул, що становлять тіло, їх взаємодії взаємно компенсуються і ніяких магнітних властивостей тіло не виявляє.

І навпаки: якщо площини, в яких обертаються електрони, паралельні один одному і напрямки нормалей до цих площин збігаються, такі речовини посилюють зовнішнє магнітне поле.


7. Магнітні сили діють у магнітному полі за певними напрямками, які називають магнітними силовими лініями. З їх допомогою можна зручно та наочно показувати магнітне поле в тому чи іншому випадку.

Щоб більш точно зобразити магнітне поле, умовилися там, де поле сильніше, показувати силові лінії розташованими гущі, тобто. ближче один до одного. І навпаки, у місцях, де поле слабше, показують силові лінії меншу кількість, тобто. розташованими рідше.

8. Магнітне поле характеризує вектор магнітної індукції.

Вектор магнітної індукції – векторна величина, що характеризує магнітне поле.

Напрямок вектора магнітної індукції збігається з напрямком північного полюса вільної магнітної стрілки у цій точці.

Напрямок вектора індукції поля та сили струму I пов'язані «правилом правого гвинта (буравчика)»:

якщо вкручувати буравчик у напрямку струму в провіднику, то напрям швидкості руху кінця його рукоятки в цій точці збігається з напрямом вектора магнітної індукції в цій точці.

/ магнітне поле

Тема: Магнітне поле

Підготував: Байгарашев Д.М.

Перевірила: Габдулліна А.Т.

Магнітне поле

Якщо два паралельно розташованих провідника під'єднати до джерела струму так, щоб по них пройшов електричний струм, то залежно від напрямку струму в них провідники або відштовхуються або притягуються.

Пояснення цього явища можливе з позиції виникнення навколо провідників особливого виду матерії – магнітного поля.

Сили, з якими взаємодіють провідники зі струмом, називаються магнітними.

Магнітне поле- це особливий вид матерії, специфічною особливістю якої є вплив на електричний заряд, що рухається, провідники зі струмом, тіла, що володіють магнітним моментом, з силою, яка залежить від вектора швидкості заряду, напрямки сили струму в провіднику і від напрямку магнітного моменту тіла.

Історія магнетизму сягає корінням у глибоку давнину, до античних цивілізацій Малої Азії. Саме на території Малої Азії в Магнезії знаходили гірську породу, зразки якої притягувалися один до одного. За назвою місцевості такі зразки стали називати "магнетиками". Будь-який магніт у формі стрижня чи підкови має два торці, які називаються полюсами; саме в цьому місці найсильніше і виявляються його магнітні властивості. Якщо підвісити магніт на нитці, один полюс завжди вказуватиме на північ. На цьому принципі засновано компас. Повернений на північ полюс вільно висить магніту називається північним полюсом магніту (N). Протилежний полюс називається південним полюсом (S).

Магнітні полюси взаємодіють один з одним: однойменні полюси відштовхуються, а різноіменні – притягуються. Аналогічно концепції електричного поля, що оточує електричний заряд, вводять уявлення про магнітне поле навколо магніту.

У 1820 р. Ерстед (1777-1851) виявив, що магнітна стрілка, розташована поряд з електричним провідником, відхиляється, коли по провіднику тече струм, тобто навколо провідника зі струмом створюється магнітне поле. Якщо взяти рамку зі струмом, то зовнішнє магнітне поле взаємодіє з магнітним полем рамки і виявляє на неї орієнтуючу дію, тобто існує таке положення рамки, при якому зовнішнє магнітне поле надає на неї максимальну обертальну дію, і існує положення, коли момент, що обертає сил дорівнює нулю.

Магнітне поле в будь-якій точці можна охарактеризувати вектором, який називається вектор магнітної індукціїабо магнітною індукцієюу точці.

Магнітна індукція - це векторна фізична величина, що є силовою характеристикою магнітного поля в точці. Вона дорівнює відношенню максимального механічного моменту сил, що діють на рамку зі струмом, поміщену в однорідне поле, до твору сили струму в рамці на її площу.

За напрямок вектора магнітної індукції приймається напрям позитивної нормалі до рамки, яке пов'язане зі струмом в рамці правилом правого гвинта, при механічному моменті, що дорівнює нулю.

Так само, як зображували лінії напруженості електричного поля, зображують лінії індукції магнітного поля. Лінія індукції магнітного поля - уявна лінія, дотична до якої збігається з напрямком у точці.

Напрями магнітного поля в даній точці можна визначити ще як напрямок, який вказує

північний полюс стрілки компаса, поміщений у цю точку. Вважають, лінії індукції магнітного поля спрямовані від північного полюса до південного.

Напрямок ліній магнітної індукції магнітного поля, створеного електричним струмом, що тече прямолінійним провідником, визначається правилом свердла або правого гвинта. За напрямок ліній магнітної індукції приймається напрямок обертання головки гвинта, який би забезпечував поступальний його рух у напрямку електричного струму (рис. 59).

де n 01 = 4 Пі 10-7В з/(А м). - магнітна стала, R - відстань, I - сила струму в провіднику.

На відміну від ліній напруженості електростатичного поля, що починаються на позитивному заряді та закінчуються на негативному, лінії індукції магнітного поля завжди замкнуті. Магнітного заряду аналогічно електричного заряду не виявлено.

За одиницю індукції приймається одна тесла (1 Тл) - індукція такого однорідного магнітного поля, в якому на рамку площею 1 м2, по якій тече струм в 1 А, діє максимальний механічний момент, що обертає сил, рівний 1 Н м.

Індукцію магнітного поля можна визначити і за силою, що діє на провідник зі струмом у магнітному полі.

На провідник із струмом, поміщений у магнітне поле, діє сила Ампера, величина якої визначається наступним виразом:

де I - сила струму у провіднику, l -довжина провідника, В - модуль вектора магнітної індукції, а - кут між вектором та напрямом струму.

Напрямок сили Ампера можна визначити за правилом лівої руки: долоню лівої руки маємо так, щоб лінії магнітної індукції входили в долоню, чотири пальці розташовуємо у напрямку струму в провіднику, то відігнутий великий палець показує напрямок сили Ампера.

Враховуючи, що I = q 0 nSv, і підставляючи цей вираз (3.21), отримаємо F = q 0 nSh/B sin a. Число частинок (N) у заданому обсязі провідника дорівнює N = nSl, тоді F = q 0 NvB sin a.

Визначимо силу, що діє з боку магнітного поля на окрему заряджену частинку, що рухається в магнітному полі:

Цю силу називають силою Лоренца (1853–1928). Напрямок сили Лоренца можна визначити за правилом лівої руки: долоню лівої руки маємо так, щоб лінії магнітної індукції входили в долоню, чотири пальці показували напрямок руху позитивного заряду, великий відігнутий палець покаже напрямок сили Лоренца.

Сила взаємодії між двома паралельними провідниками, якими течуть струми I 1 і I 2 дорівнює:

де l -частина провідника, що у магнітному полі. Якщо струми одного напрямку, то провідники притягуються (рис. 60), якщо протилежного напряму відштовхуються. Сили, які діють кожен провідник, рівні по модулю, протилежні за напрямом. Формула (3.22) є основною визначення одиниці сили струму 1 ампер (1 А).

Магнітні властивості речовини характеризує скалярна фізична величина - магнітна проникність, що показує у скільки разів індукція магнітного поля в речовині, що повністю заповнює поле, відрізняється за модулем від індукції 0 магнітного поля у вакуумі:

За своїми магнітними властивостями всі речовини діляться на діамагнітні, парамагнітніі феромагнітні.

Розглянемо природу магнітних властивостей речовин.

Електрони в оболонці атомів речовини рухаються різними орбітами. Для спрощення вважаємо ці орбіти круговими, і кожен електрон, що обертається навколо атомного ядра, можна як круговий електричний струм. Кожен електрон, як круговий струм, створює магнітне поле, яке назвемо орбітальним. Крім того, електрон в атомі має власне магнітне поле, зване спиновим.

Якщо при внесенні в зовнішнє магнітне поле з індукцією 0 всередині речовини створюється індукція< В 0 , то такие вещества называются диамагнитными (n 1).

У діамагнітних матеріалах за відсутності зовнішнього магнітного поля магнітні поля електронів скомпенсовані, і за внесенні в магнітне полі індукція магнітного поля атома стає спрямованої проти зовнішнього поля. Діамагнетик виштовхується із зовнішнього магнітного поля.

У парамагнітнихматеріалів магнітна індукція електронів в атомах повністю не скомпенсована, і атом в цілому виявляється подібним до маленького постійного магніту. Зазвичай у речовині всі ці дрібні магніти орієнтовані довільно, і сумарна магнітна індукція всіх полів дорівнює нулю. Якщо помістити парамагнетик у зовнішнє магнітне поле, то всі маленькі магніти - атоми повернуться у зовнішньому магнітному полі подібно до стрілок компаса і магнітне поле в речовині посилюється ( n >= 1).

Феромагнітниминазиваються такі матеріали, в яких n 1. У феромагнітних матеріалах створюються так звані домени, макроскопічні області мимовільного намагнічування.

У різних доменах індукції магнітних полів мають різні напрями (рис. 61) та у великому кристалі

взаємно компенсують одне одного. При внесенні феромагнітного зразка у зовнішнє магнітне поле відбувається зміщення кордонів окремих доменів так, що обсяг доменів, орієнтованих на зовнішнє поле, збільшується.

Зі збільшенням індукції зовнішнього поля 0 зростає магнітна індукція намагніченої речовини. При деяких значеннях 0 індукція припиняє різке зростання. Це називається магнітним насиченням.

Характерна особливість феромагнітних матеріалів - явище гістерези, яке полягає у неоднозначній залежності індукції у матеріалі від індукції зовнішнього магнітного поля при його зміні.

Петля магнітної гістерези - замкнута крива (cdc`d`c), що виражає залежність індукції в матеріалі від амплітуди індукції зовнішнього поля при періодичній досить повільній зміні останнього (рис. 62).

Петля гістерезису характеризується наступними величинами Bs, Br, Bc. B s - максимальне значення індукції матеріалу при 0s; r - залишкова індукція, що дорівнює значенню індукції в матеріалі при зменшенні індукції зовнішнього магнітного поля від B 0s до нуля; -В с і В с - коерцитивна сила - величина, що дорівнює індукції зовнішнього магнітного поля, необхідного для зміни індукції в матеріалі від залишкової до нуля.

Для кожного феромагнетика існує така температура (точка Кюрі (Ж. Кюрі, 1859-1906), вище за яку феромагнетик втрачає свої феромагнітні властивості.

Існує два способи приведення намагніченого феромагнетика в розмагнічений стан: а) нагріти вище точки Кюрі та охолодити; б) намагнічувати матеріал змінним магнітним полем з амплітудою, що повільно спадає.

Феромагнетики, що мають малу залишкову індукцію і коерцитивну силу, називаються магнітом'якими. Вони знаходять застосування в пристроях, де феромагнетику доводиться часто перемагнічуватись (сердечники трансформаторів, генераторів та ін.).

Магнітожорсткі феромагнетики, що мають велику коерцитивну силу, застосовуються для виготовлення постійних магнітів.

ВИЗНАЧЕННЯ ІНДУКЦІЇ МАГНІТНОГО ПОЛЯ НА ОСІ КРУГОВОГО СТРУМУ

Мета роботи : вивчити властивості магнітного поля, ознайомитись із поняттям магнітної індукції. Визначити індукцію магнітного поля на осі кругового струму.

Теоретичне введення. Магнітне поле. Існування в природі магнітного поля проявляється в численних явищах, найпростішими з яких є взаємодія зарядів (струмів), що рухаються, струму і постійного магніту, двох постійних магнітів. Магнітне поле векторне . Це означає, що для його кількісного опису в кожній точці простору необхідно встановити вектор магнітної індукції. Іноді цю величину називають просто магнітною індукцією . Напрямок вектора магнітної індукції збігається з напрямком магнітної стрілки, що знаходиться в точці простору, що розглядається, і вільної від інших впливів.

Так як магнітне поле є силовим, його зображують за допомогою ліній магнітної індукції - ліній, що стосуються яких у кожній точці збігаються з напрямком вектора магнітної індукції в цих точках поля. Прийнято через одиничний майданчик, перпендикулярний, проводити кількість ліній магнітної індукції, що дорівнює величині магнітної індукції. Таким чином, густота ліній відповідає величині У . Досліди показують, що у природі відсутні магнітні заряди. Наслідком цього є те, що лінії магнітної індукції замкнуті. Магнітне поле називається однорідним, якщо вектори індукції у всіх точках цього поля однакові, тобто, рівні за модулем і мають однакові напрямки.

Для магнітного поля справедливе принцип суперпозиції: магнітна індукція результуючого поля, що створюється кількома струмами або зарядами, що рухаються, дорівнює векторної суми магнітних індукцій полів, створюваних кожним струмом або зарядом, що рухається.

В однорідному магнітному полі прямолінійний провідник діє сила Ампера:

де – вектор, рівний за модулем довжини провідника l і збігається з напрямком струму I у цьому провіднику.

Напрямок сили Ампера визначається правилом правого гвинта(вектори , і утворюють правовинтову систему): якщо гвинт з правим різьбленням розташувати перпендикулярно до площини, що утворюється векторами і , і обертати його від по найменшому куту, то поступальний рух гвинта вкаже напрям сили .У скалярному вигляді співвідношення (1) можна записати наступним чином:

F = I× l× B× sin a або (2).

З останнього співвідношення випливає фізичний сенс магнітної індукції : магнітна індукція однорідного поля чисельно дорівнює силі, що діє на провідник зі струмом 1 А, довжиною 1 м, розташований перпендикулярно до напрямку поля.

Одиницею вимірювання магнітної індукції СІ є Тесла (Тл): .

Магнітне поле кругового струму.Електричний струм як взаємодіють із магнітним полем, а й створює його. Досвід показує, що у вакуумі елемент струму створює в точці простору магнітне поле з індукцією

(3) ,

де - Коефіцієнт пропорційності, m 0 =4p×10-7 Гн/м- магнітна постійна, - вектор, чисельно рівний довжині елемента провідника і збігається у напрямку з елементарним струмом, - радіус-вектор, проведений від елемента провідника в точку поля, що розглядається, r – модуль радіусу-вектора. Співвідношення (3) було експериментально встановлено Біо та Саваром, проаналізовано Лапласом і тому називається законом Біо-Савара-Лапласа. Згідно з правилом правого гвинта, вектор магнітної індукції в точці, що розглядається, виявляється перпендикулярним елементу струму і радіус-вектору .

На основі закону Біо-Савара-Лапласа та принципу суперпозиції проводиться розрахунок магнітних полів електричних струмів, що поточні у провідниках довільної конфігурації, шляхом інтегрування по всій довжині провідника. Наприклад, магнітна індукція магнітного поля в центрі кругового витка радіусом R , яким тече струм I , дорівнює:

Лінії магнітної індукції кругового та прямого струмів показані на малюнку 1. На осі кругового струму лінія магнітної індукції є прямою. Напрямок магнітної індукції пов'язаний із напрямком струму в контурі правилом правого гвинта. У застосуванні до кругового струму його можна сформулювати так: якщо гвинт з правим різьбленням обертати у напрямку кругового струму, то поступальний рух гвинта вкаже напрямок ліній магнітної індукції, що стосуються яких у кожній точці збігаються з вектором магнітної індукції.

, (5)

де R – радіус кільця, х - Відстань від центру кільця до точки осі, в якій визначається магнітна індукція.

Яким є визначення, магнітне поле..??

Роджер

У сучасній фізиці «Магнітне поле» розглядається як одне з силових полів, що призводить до дії магнітної сили на електричні заряди, що рухаються. Магнітне поле створюється електричними зарядами, що рухаються, як правило, електричними струмами, а також змінним електричним полем. Існує гіпотеза про можливість існування магнітних зарядів, що в принципі не забороняється електродинамікою, проте поки що такі заряди (магнітні монополі) не виявлені. В рамках електродинаміки Максвелла магнітне поле виявилося тісно пов'язаним із електричним полем, що призвело до виникнення єдиного поняття електромагнітного поля.
Польова фізика дещо змінює ставлення до магнітного поля. По-перше, вона доводить, що магнітних зарядів у принципі не може існувати. По-друге, магнітне поле виявляється не самостійним полем, рівноправним електричному, а однією з трьох динамічних поправок, що виникають під час руху електричних зарядів. Тому польова фізика розглядає як фундаментальне лише електричне поле, а магнітна сила стає однією з похідних електричної взаємодії.
P.S. професор, звичайно, лопух, але апаратура при ньому.

Марі

Магнітне поле - складова електромагнітного поля, що з'являється за наявності електричного поля, що змінюється в часі. Крім того, магнітне поле може створюватися струмом заряджених частинок, або магнітними моментами електронів в атомах (постійні магніти). Основною характеристикою магнітного поля є його сила, яка визначається вектором магнітної індукції \vec(\mathbf(B)). У СІ магнітна індукція вимірюється Тесла (Тл) .
Фізичні властивості
Магнітне поле формується змінним у часі електричним полем чи власними магнітними моментами частинок. Крім того, магнітне поле може створюватися струмом заряджених частинок. У простих випадках воно може бути знайдено із закону Біо - Савара - Лапласа або теореми про циркуляцію (вона ж - закон Ампера). У складніших ситуаціях шукається як вирішення рівнянь Максвелла
Магнітне поле проявляється у впливі на магнітні моменти частинок і тіл, на заряджені частинки (або провідники зі струмом), що рухаються. Сила, що діє на заряджену частинку, що рухається в магнітному полі, називається силою Лоренца. Вона пропорційна заряду частки та векторному добутку поля та швидкості руху частки.
Математичне подання
Векторна величина, що утворює у просторі поле з нульовою дивергенцією.

Визначення магнітного поля. Його джерела

Визначення

Магнітне поле - одна з форм електромагнітного поля, яке діє тільки на ті тіла, що рухаються, які мають електричний заряд або намагнічені тіла незалежно від їх руху.

Джерелами цього поля є постійні електричні струми, електричні заряди, що рухаються (тілами і частинками), намагнічені тіла, змінні електричні поля. Джерелами постійного магнітного поля є постійні струми.

Властивості магнітного поля

За часів, коли вивчення магнітних явищ тільки почалося, дослідники особливу увагу приділяли тому, що існують полюси на брусках намагнічених. Вони магнітні властивості виявлялися особливо яскраво. При цьому було чітко видно, що полюси магніту різні. Різноманітні полюси притягувалися, а однойменні відштовхувалися. Гільберт висловив ідею існування «магнітних зарядів». Ці вистави потримав і розвинув Кулон. На основі дослідів Кулона силовою характеристикою магнітного поля стала сила, з якою магнітне поле діє на магнітний заряд, що дорівнює одиниці. Кулон звернув увагу на суттєві відмінності між явищами в електриці та магнетизмі. Відмінність проявляється вже в тому, що електричні заряди можна розділити та отримати тіла з надлишком позитивного або негативного заряду, тоді як неможливо розділити північний та південний полюси магніту та отримати тіло лише з одним полюсом. З неможливості поділу магніту на виключно «північний» або «південний» Кулон вирішив, що ці два види зарядів нерозривні в кожній елементарній частинці речовини, що намагнічує. Так, було визнано, що кожна частка речовини - атом, молекула або їх група - є щось на зразок мікромагніту з двома полюсами. Намагнічування тіла у своїй - процес орієнтації його елементарних магнітів під впливом зовнішнього магнітного поля (аналог поляризації діелектриків).

Взаємодія струмів реалізується у вигляді магнітних полів. Ерстед виявив, що магнітне поле збуджується струмом і орієнтує на магнітну стрілку. У Ерстеда провідник зі струмом був розташований над магнітною стрілкою, яка могла обертатися. Коли струм йшов у провіднику, стрілка поверталася перпендикулярно до дроту. Зміна напряму струму викликала переорієнтацію стрілки. З досвіду Ерстеда випливало, що магнітне поле має напрямок і має характеризуватись векторною величиною. Цю величину назвали магнітною індукцією і позначили: $\overrightarrow(B).$ $\overrightarrow(B)$ аналогічний вектору напруженості для електричного поля ($\overrightarrow(E)$). Аналогом вектора зміщення $\overrightarrow(D)\$ для магнітного поля став вектор $\overrightarrow(H)$- званий вектором напруженості магнітного поля.

Магнітне поле впливає тільки на електричний заряд, що рухається. Магнітне поле народжується електричними зарядами, що рухаються.

Магнітне поле заряду, що рухається. Магнітне поле витка зі струмом. Принцип суперпозиції

Магнітне поле електричного заряду, що рухається з постійною швидкістю, має вигляд:

\[\overrightarrow(B)=\frac((\mu )_0)(4\pi )\frac(q\left[\overrightarrow(v)\overrightarrow(r)\right])(r^3)\left (1\right),\]

де $(\mu )_0=4\pi \cdot (10)^(-7)\frac(Гн)(м)(в\ СІ)$ -- магнітна постійна, $\overrightarrow(v)$ -- швидкість руху заряду, $ \ overrightarrow (r) $ - радіус вектор, що визначає місце розташування заряду, q - величина заряду, $ \ left [ \ overrightarrow (v) \ overrightarrow (r) \ right] $ - векторний добуток.

Магнітна індукція елемента зі струмом у системі СІ:

де$\ \overrightarrow(r)$- радіус-вектор, проведений з елемента струму в розглянуту точку, $\overrightarrow(dl)$- елемент провідника зі струмом (напрямок задано напрям струму), $\vartheta$ -- кут між $ \overrightarrow(dl)$ і $\overrightarrow(r)$. Напрямок вектора $\overrightarrow(dB)$ -- перпендикулярно до площини, в якій лежать $\overrightarrow(dl)$ і $\overrightarrow(r)$. Визначається правилом правого гвинта.

Для магнітного поля виконується принцип суперпозиції:

\[\overrightarrow(B)=\sum((\overrightarrow(B))_i\left(3\right),)\]

де $(\overrightarrow(B))_i$ -- окремі поля, які породжуються зарядами, що рухаються, $\overrightarrow(B)$ -- сумарна індукція магнітного поля.

Приклад 1

Завдання: Знайдіть відношення сил магнітної та кулонівської взаємодії двох електронів, що рухаються з однаковими швидкостями $v$ паралельно. Відстань між частинками постійно.

\[\overrightarrow(F_m)=q\left[\overrightarrow(v)\overrightarrow(B)\right]\left(1.1\right).\]

Поле, яке створює другий електрон, що рухається, дорівнює:

\[\overrightarrow(B)=\frac((\mu )_0)(4\pi )\frac(q\left[\overrightarrow(v)\overrightarrow(r)\right])(r^3)\left (1.2 \ right). \]

Нехай відстань між електронами дорівнює $a = r \ (постійно) $. Використовуємо алгебраїчну властивість векторного твору (тотожність Лагража )\overrightarrow(c)\right)-\overrightarrow(c)\left(\overrightarrow(a)\overrightarrow(b)\right)$))

\[(\overrightarrow(F))_m=\frac((\mu )_0)(4\pi )\frac(q^2)(a^3)\left[\overrightarrow(v)\left[\overrightarrow (v)\overrightarrow(a)\right]\right]=\left(\overrightarrow(v)\left(\overrightarrow(v)\overrightarrow(a)\right)-\overrightarrow(a)\left(\overrightarrow (v)\overrightarrow(v)\right)\right)=-\frac((\mu )_0)(4\pi )\frac(q^2\overrightarrow(a)v^2)(a^3) \ ,\]

$\overrightarrow(v)\left(\overrightarrow(v)\overrightarrow(a)\right)=0$, тому що $\overrightarrow(v\bot )\overrightarrow(a)$.

Модуль сили $F_m=\frac((\mu )_0)(4\pi )\frac(q^2v^2)(a^2),\ $де $q=q_e=1,6\cdot 10^( -19) Кл $.

Модуль сили Кулона, що діє на електрон, у полі дорівнює:

Знайдемо відношення сил $\frac(F_m)(F_q)$:

\[\frac(F_m)(F_q)=\frac((\mu )_0)(4\pi )\frac(q^2v^2)(a^2):\frac(q^2)((4 \pi (\varepsilon )_0a)^2)=(\mu )_0((\varepsilon )_0v)^2.

Відповідь: $\frac(F_m)(F_q)=(\mu )_0((\varepsilon )_0v)^2.$

Приклад 2

Завдання: По витку зі струмом у вигляді кола радіуса R циркулює постійний струм сили I. Знайдіть магнітну індукцію в центрі кола.

Виберемо на провіднику зі струмом елементарну ділянку (рис.1), як основу для вирішення задачі використовуємо формулу індукції елемента витка зі струмом:

де$\ \overrightarrow(r)$- радіус-вектор, проведений з елемента струму в розглянуту точку, $\overrightarrow(dl)$- елемент провідника зі струмом (напрямок задано напрям струму), $\vartheta$ -- кут між $ \overrightarrow(dl)$ і $\overrightarrow(r)$. З рис. 1 .

Від усіх елементів струму утворюватиметься магнітні поля, спрямовані по осі x. Це означає, що результуючий вектор індукції магнітного поля можна знайти як суму проекцій окремих векторів $ \ \ \ overrightarrow (dB).

Підставимо (2.2) у (2.3), отримаємо:

Відповідь: $B$=$\frac((\mu )_0)(2)\frac(I)(R).$

Добре відомо широке застосування магнітного поля в побуті, на виробництві та наукових дослідженнях. Достатньо назвати такі пристрої, як генератори змінного струму, електродвигуни, реле, прискорювачі елементарних частинок та різні датчики. Розглянемо докладніше, що являє собою магнітне поле і як воно утворюється.

Що таке магнітне поле - визначення

Магнітне поле - це силове поле, що діє на заряджені частинки, що рухаються. Розмір магнітного поля залежить від швидкості його зміни. Відповідно до цієї ознаки виділяють два типи магнітного поля: динамічне та гравітаційне.

Гравітаційне магнітне поле виникає лише поблизу елементарних частинок і формується залежно від особливостей їхньої будови. Джерелами динамічного магнітного поля є електричні заряди, що рухаються, або заряджені тіла, провідники зі струмом, а також намагнічені речовини.

Властивості магнітного поля

Великому французькому вченому Андре Амперу вдалося з'ясувати дві основні властивості магнітного поля:

  1. Основна відмінність магнітного поля від електричного та його основна властивість полягає в тому, що воно має відносний характер. Якщо ви візьмете заряджене тіло, залиште його нерухомим в будь-якій системі відліку і помістіть поруч магнітну стрілку, то вона, як завжди, вказуватиме на північ. Тобто вона не виявить жодного поля, окрім земного. Якщо ж ви почнете переміщати це заряджене тіло щодо стрілки, то вона почне повертатися - це говорить про те, що при русі зарядженого тіла виникає ще магнітне поле, крім електричного. Таким чином, магнітне поле з'являється тоді і тільки тоді, коли є заряд, що рухається.
  2. Магнітне поле діє інший електричний струм. Так, виявити його можна, простеживши рух заряджених частинок, - у магнітному полі вони відхилятимуться, провідники зі струмом рухатимуться, рамка зі струмом повертатиметься, намагнічені речовини зміщуватимуться. Тут слід згадати магнітну стрілку компаса, зазвичай забарвлену в синій колір, адже це просто шматочок намагніченого заліза. Він завжди орієнтується на північ, тому що Земля має магнітне поле. Вся наша планета є величезним магнітом: на Північному полюсі розташований південний магнітний пояс, а на Південному географічному полюсі знаходиться північний магнітний полюс.

Крім цього, до властивостей магнітного поля відносять такі характеристики:

  1. Сила магнітного поля описується магнітною індукцією - це векторна величина, що визначає, з якою силою магнітне поле впливає на заряди, що рухаються.
  2. Магнітне поле може бути постійного та змінного типу. Перше породжується електричним полем, що не змінюється в часі, індукція такого поля також незмінна. Друге найчастіше генерується за допомогою індукторів, що живляться змінним струмом.
  3. Магнітне поле може бути сприйнято органами почуттів людини і фіксується лише спеціальними датчиками.

Магнітне поле– це матеріальне середовище, через яке здійснюється взаємодія між провідниками зі струмом або зарядами, що рухаються.

Властивості магнітного поля:

Характеристики магнітного поля:

Для дослідження магнітного поля використовують пробний контур із струмом. Він має малі розміри, і струм в ньому набагато менше струму в провіднику, що створює магнітне поле. На протилежні сторони контуру зі струмом з боку магнітного поля діють сили, рівні за величиною, але направлені в протилежні сторони, оскільки напрямок сили залежить від напрямку струму. Точки застосування цих сил не лежать на одній прямій. Такі сили називають парою сил. Внаслідок дії пари сил контур не може рухатися поступально, він повертається навколо своєї осі. Обертальна дія характеризується моментом сил.

, де l–плече пари сил(відстань між точками докладання сил).

У разі збільшення струму в пробному контурі або площі контуру пропорційно збільшиться момент пари сил. Відношення максимального моменту сил, що діє на контур зі струмом, до величини сили струму в контурі та площі контуру є величина постійна для цієї точки поля. Називається вона магнітною індукцією.

, де
-магнітний моментконтур зі струмом.

Одиниця вимірумагнітної індукції - Тесла [Тл].

Магнітний момент контуру- Векторна величина, напрям якої залежить від напрямку струму в контурі і визначається по правилу правого гвинта: праву руку стиснути в кулак, чотири пальці направити у напрямку струму в контурі, тоді великий палець вкаже напрямок вектора магнітного моменту. Вектор магнітного моменту завжди перпендикулярний площині контуру.

За напрямок вектора магнітної індукціїприймають напрямок вектора магнітного моменту контуру, орієнтованого магнітному полі.

Лінія магнітної індукції- Лінія, дотична до якої в кожній точці збігається з напрямом вектора магнітної індукції. Лінії магнітної індукції завжди замкнуті, ніколи не перетинаються. Лінії магнітної індукції прямого провідниказі струмом мають вигляд кіл, розташованих у площині, перпендикулярній провіднику. Напрямок ліній магнітної індукції визначають за правилом правого гвинта. Лінії магнітної індукції кругового струму(витка зі струмом) також мають вигляд кіл. Кожен елемент витка завдовжки
можна як прямолінійний провідник, який створює своє магнітне поле. Для магнітних полів виконується принцип суперпозиції (незалежного додавання). Сумарний вектор магнітної індукції кругового струму окреслюється результат складання цих полів у центрі витка за правилом правого гвинта.

Якщо величина та напрям вектора магнітної індукції однакові в кожній точці простору, то магнітне поле називають однорідним. Якщо величина та напрямок вектора магнітної індукції в кожній точці не змінюються з часом, то таке поле називають постійним.

Величина магнітної індукціїу будь-якій точці поля прямо пропорційна силі струму в провіднику, що створює поле, обернено пропорційна відстані від провідника до цієї точки поля, залежить від властивостей середовища проживання і форми провідника, що створює поле.

, де
НА 2 ; Гн/м - магнітна постійна вакууму,

-відносна магнітна проникність середовища,

-абсолютна магнітна проникність середовища.

Залежно від величини магнітної проникності всі речовини поділяють на три класи:


При збільшенні абсолютної проникності середовища збільшується і магнітна індукція у цій точці поля. Відношення магнітної індукції до абсолютної магнітної проникності середовища – величина постійна для даної точки полі напруженістю.

.

Вектори напруженості та магнітної індукції збігаються у напрямку. Напруженість магнітного поля залежить від властивостей середовища.

Сила Ампера- Сила, з якою магнітне поле діє на провідник зі струмом.

Де l- Довжина провідника, - Кут між вектором магнітної індукції та напрямом струму.

Напрямок сили Ампера визначають за правилу лівої руки: ліву руку мають так, щоб складова вектора магнітної індукції, перпендикулярна провіднику, входила в долоню, чотири витягнутих пальця направити по струму, тоді відігнутий на 90 0 великий палець вкаже напрям сили Ампера.

Результат дії сили Ампера – рух провідника у цьому напрямі.

Е слі = 90 0 то F = max, якщо = 0 0 F = 0.

Сила Лоренца– сила дії магнітного поля на заряд, що рухається.

, де q - заряд, v - швидкість його руху, - Кут між векторами напруженості та швидкості.

Сила Лоренца завжди перпендикулярна векторам магнітної індукції та швидкості. Напрямок визначають за правилу лівої руки(пальці - за рухом позитивного заряду). Якщо напрям швидкості частки перпендикулярно лініям магнітної індукції однорідного магнітного поля, то частка рухається по колу без зміни кінетичної енергії.

Оскільки напрям сили Лоренца залежить від знака заряду, її використовують для поділу зарядів.

Магнітний потік– величина, що дорівнює числу ліній магнітної індукції, які проходять через будь-який майданчик, розташований перпендикулярно до ліній магнітної індукції.

, де - кут між магнітною індукцією та нормаллю (перпендикуляром) до площі S.

Одиниця виміру- Вебер [Вб].

Способи вимірювання магнітного потоку:

    Зміна орієнтації майданчика в магнітному полі (зміна кута)

    Зміна площі контуру, поміщеного в магнітне поле

    Зміна сили струму, що створює магнітне поле

    Зміна відстані контуру від джерела магнітного поля

    Зміна магнітних властивостей середовища.

Ф арадей реєстрував електричний струм у контурі, що не містить джерела, але знаходився поряд з іншим контуром, що містить джерело. Причому струм у першому контурі виникав у таких випадках: при будь-якій зміні струму в контурі А, при відносному переміщенні контурів, при внесенні до контуру А залізного стрижня, при русі щодо контуру Б постійного магніту. Спрямований рух вільних зарядів (струм) виникає лише в електричному полі. Отже, магнітне поле, що змінюється, породжує електричне поле, яке і приводить в рух вільні заряди провідника. Це електричне поле називають індукованимабо вихровим.

Відмінності вихрового електричного поля від електростатичного:

    Джерело вихрового поля - магнітне поле, що змінюється.

    Лінії напруженості вихрового поля замкнуті.

    Робота, що здійснюється цим полем з переміщення заряду по замкнутому контуру не дорівнює нулю.

    Енергетичною характеристикою вихрового поля є не потенціал, а ЕРС індукції– величина, що дорівнює роботі сторонніх сил (сил не електростатичного походження) щодо переміщення одиниці заряду по замкнутому контуру.

.Вимірюється у Вольтах[В].

Вихрове електричне поле виникає при будь-якій зміні магнітного поля, незалежно від того, чи є замкнутий контур, що проводить, чи його немає. Контур дозволяє виявити вихрове електричне поле.

Електромагнітна індукція- це виникнення ЕРС індукції в замкнутому контурі за будь-якої зміни магнітного потоку через його поверхню.

ЕРС індукції у замкнутому контурі породжує індукційний струм.

.

Напрямок індукційного струмувизначають за правилу Ленца: індукційний струм має такий напрям, що створене ним магнітне поле протидіє будь-якій зміні магнітного потоку, що породив цей струм.

Закон Фарадея для електромагнітної індукції: ЕРС індукції в замкнутому контурі прямо пропорційна швидкості зміни магнітного потоку через поверхню обмежену контуром.

Т оки Фуко- Вихрові індукційні струми, що виникають у провідниках великих розмірів, поміщених в магнітне поле, що змінюється. Опір такого провідника мало, оскільки він має велике перетин S, тому струми Фуко може бути великими за величиною, у результаті провідник нагрівається.

Самоіндукція- Це виникнення ЕРС індукції в провіднику при зміні сили струму в ньому.

Провідник із струмом створює магнітне поле. Магнітна індукція залежить від сили струму, отже, власний магнітний потік теж залежить від сили струму.

, де L-коефіцієнт пропорційності, індуктивність.

Одиниця виміруіндуктивності - Генрі [Гн].

Індуктивністьпровідника залежить від його розмірів, форми та магнітної проникності середовища.

Індуктивністьзбільшується при збільшенні довжини провідника, індуктивність витка більша за індуктивність прямого провідника такої ж довжини, індуктивність котушки (провідника з великим числом витків) більше індуктивності одного витка, індуктивність котушки збільшується, якщо в неї вставити залізний стрижень.

Закон Фарадея для самоіндукції:
.

ЕРС самоіндукціїпрямо пропорційна швидкості зміни струму.

ЕРС самоіндукціїпороджує струм самоіндукції, який завжди перешкоджає будь-якій зміні струму в ланцюзі, тобто, якщо струм збільшується, струм самоіндукції спрямований у протилежний бік, при зменшенні струму в ланцюзі, струм самоіндукції спрямований у ту саму сторону. Чим більша індуктивність котушки, тим більше ЕРС самоіндукції виникає в ній.

Енергія магнітного полядорівнює роботі, яку здійснює струм для подолання ЕРС самоіндукції за час, поки струм зростає від нуля до максимального значення.

.

Електромагнітні коливання– це періодичні зміни заряду, сили струму та всіх характеристик електричного та магнітного полів.

Електрична коливальна система(Коливальний контур) складається з конденсатора і котушки індуктивності.

Умови виникнення коливань:

    Систему треба вивести із стану рівноваги, для цього повідомляють заряд конденсатору. Енергія електричного поля зарядженого конденсатора:

.

    Система має повертатися у стан рівноваги. Під дією електричного поля заряд переходить з однієї пластини конденсатора на іншу, тобто в ланцюзі виникає електричний струм, що йде по котушці. При збільшенні струму в котушці індуктивності виникає ЕРС самоіндукції, струм самоіндукції спрямований у протилежний бік. Коли струм у котушці зменшується, струм самоіндукції спрямований у той самий бік. Отже, струм самоіндукції прагнути повернути систему до стану рівноваги.

    Електричний опір ланцюга має бути малим.

Ідеальний коливальний контурнемає опору. Коливання в ньому називають вільними.

Для будь-якого електричного ланцюга виконується закон Ома, згідно з яким ЕРС, що діє в контурі, дорівнює сумі напруги на всіх ділянках ланцюга. У коливальному контурі джерела струму немає, але в котушці індуктивності виникає ЕРС самоіндукції, яка дорівнює напрузі на конденсаторі.

Висновок: заряд конденсатора змінюється за гармонічним законом.

Напруга на конденсаторі:
.

Сила струму в контурі:
.

Величина
- Амплітуда сили струму.

Відмінність від заряду на
.

Період вільних коливань у контурі:

Енергія електричного поля конденсатора:

Енергія магнітного поля котушки:

Енергії електричного та магнітного полів змінюються за гармонічним законом, але фази їх коливань різні: коли енергія електричного поля максимальна, енергія магнітного поля дорівнює нулю.

Повна енергія коливальної системи:
.

У ідеальному контуріповна енергія не змінюється.

У процесі коливань енергія електричного поля повністю перетворюється на енергію магнітного поля і навпаки. Значить енергія у будь-який час дорівнює або максимальної енергії електричного поля, або максимальної енергії магнітного поля.

Реальний коливальний контурмістить опір. Коливання в ньому називають загасаючими.

Закон Ома набуде вигляду:

За умови, що загасання мало (квадрат власної частоти коливань набагато більше квадрата коефіцієнта загасання) логарифмічний декремент загасання:

При сильному згасанні (квадрат власної частоти коливань менше квадрата коефіцієнта коливань):




Це рівняння визначає процес розрядки конденсатора на резистор. За відсутності індуктивності коливань не виникне. За таким законом змінюється напруга на обкладках конденсатора.

Повна енергіяв реальному контурі зменшується, тому що на опір при проходженні струму виділяється теплота.

Перехідний процес– процес, що виникає в електричних ланцюгах під час переходу від одного режиму роботи до іншого. Оцінюється часом ( ), протягом якого параметр, що характеризує перехідний процес зміниться в раз.


Для контура з конденсатором та резистором:
.

Теорія Максвелла про електромагнітне поле:

1 положення:

Будь-яке змінне електричне поле породжує вихрове магнітне. Змінне електричне поле було названо Максвеллом струмом зміщення, так як воно подібно до звичайного струму викликає магнітне поле.

Для виявлення струму зміщення розглядають проходження струму системою, в яку включений конденсатор з діелектриком.

Щільність струму усунення:
. Щільність струму спрямована у бік зміни напруженості.

Перше рівняння Максвелла:
- Вихрове магнітне поле породжується як струмами провідності (які рухаються електричними зарядами) так і струмами зміщення (змінним електричним полем Е).

2 положення:

Будь-яке змінне магнітне поле породжує вихрове електричне поле – основний закон електромагнітної індукції.

Друге рівняння Максвелла:
- пов'язує швидкість зміни магнітного потоку крізь будь-яку поверхню та циркуляцію вектора напруженості електричного поля, що виникає при цьому.

Будь-який провідник зі струмом створює у просторі магнітне поле. Якщо постійний струм (не змінюється з часом), то і пов'язане з ним магнітне поле теж постійне. Струм, що змінюється створює змінне магнітне поле. Усередині провідника із струмом існує електричне поле. Отже, електричне поле, що змінюється, створює магнітне поле, що змінюється.

Магнітне поле вихрове, тому що лінії магнітної індукції завжди замкнуті. Величина напруженості магнітного поля Н пропорційна швидкості зміни напруженості електричного поля . Напрямок вектору напруженості магнітного поля пов'язано із зміною напруженості електричного поля правилом правого гвинта: праву руку стиснути в кулак, великий палець направити у бік зміни напруженості електричного поля, тоді зігнуті 4 пальці вкажуть напрямок ліній напруженості магнітного поля.

Будь-яке магнітне поле, що змінюється, створює вихрове електричне поле., лінії напруженості якого замкнуті і розташовані в площині перпендикулярної напруженості магнітного поля.

Величина напруженості Е вихрового електричного поля залежить від швидкості зміни магнітного поля . Напрямок вектора пов'язаний із напрямом зміни магнітного підлогу Н правилом лівого гвинта: ліву руку стиснути в кулак, великий палець направити у бік зміни магнітного поля, зігнуті чотири пальці вкажуть напрямок ліній напруженості вихрового електричного поля.

Сукупність пов'язаних один з одним вихрових електричного та магнітного полів представляють електромагнітне поле. Електромагнітне поле залишається у місці зародження, а поширюється у просторі як поперечної електромагнітної хвилі.

Електромагнітна хвиля– це поширення у просторі пов'язаних друг з одним вихрових електричного і магнітного полів.

Умови виникнення електромагнітної хвилі- Рух заряду з прискоренням.

Рівняння електромагнітної хвилі:

- циклічна частота електромагнітних коливань

t- час від початку коливань

l-відстань від джерела хвилі до цієї точки простору

- швидкість поширення хвилі

Час руху хвилі від джерела до цієї точки.

Вектори Е і Н електромагнітної хвилі перпендикулярні один одному і швидкості поширення хвилі.

Джерело електромагнітних хвиль– провідники, якими протікають швидкозмінні струми (макроизлучатели), і навіть збуджені атоми і молекули (микроизлучатели). Чим більша частота коливань, тим краще випромінюються у просторі електромагнітні хвилі.

Властивості електромагнітних хвиль:

    Усі електромагнітні хвилі – поперечні

    В однорідному середовищі електромагнітні хвилі поширюються із постійною швидкістю, яка залежить від властивостей середовища:

- відносна діелектрична проникність середовища

- діелектрична постійна вакууму,
Ф/м, Кл 2/нм 2

- відносна магнітна проникність середовища

- магнітна постійна вакууму,
НА 2 ; Гн/м

    Електромагнітні хвилі відбиваються від перешкод, поглинаються, розсіюються, заломлюються, поляризуються, дифрагують, інтерферують.

    Об'ємна щільність енергіїелектромагнітного поля складається з об'ємних щільностей енергії електричного та магнітного полів:

    Щільність потоку енергії хвиль – інтенсивність хвилі:

-вектор Умова-Пойнтінга.

Всі електромагнітні хвилі розташовані в ряд за частотами або довжинами хвиль (
). Цей ряд – шкала електромагнітних хвиль.

    Низькочастотні коливання. 0 - 10 4 Гц. Отримують у генераторах. Вони погано випромінюються

    Радіохвилі. 10 4 - 10 13 Гц. Випромінюються твердими провідниками, якими проходять швидкозмінні струми.

    Інфрачервоне випромінювання– хвилі, що випромінюються всіма тілами при температурі понад 0 К, завдяки внутрішньоатомним та всередині молекулярним процесам.

    Видиме світло- хвилі, що впливають на око, викликаючи зорове відчуття. 380-760 нм

    Ультрафіолетове випромінювання. 10 – 380 нм. Видимий світло і УФ виникають при зміні руху електронів зовнішніх оболонок атома.

    Рентгенівське випромінювання. 80 - 10-5 нм. Виникає за зміни руху електронів внутрішніх оболонок атома.

    Гамма-випромінювання. Виникає під час розпаду ядер атомів.