Электромагнитные волны

1. Электромагнитные волны

2. Теория электромагнитного поля

• Согласно теории
Максвелла, переменные
электрические и
магнитные поля не могут
существовать по
отдельности:
изменяющееся магнитное
поле порождает
электрическое поле, а
изменяющееся
электрическое поле
порождает магнитное.

3. Верно ли утверждение, что в данной точке пространства существует только электрическое или только магнитное поле?

• Покоящийся заряд
создает электрическое
поле. Но ведь заряд
покоится лишь
относительно
определенной системы
отсчета. Относительно
других он может
двигаться и,
следовательно,
создавать магнитное
поле.
– Лежащий на столе
магнит создает
только магнитное
поле.
Но движущийся
относительно него
наблюдатель
обнаружит и
электрическое поле

4.

Вывод:
электрические и магнитные поля –
проявление единого целого:
электромагнитного поля.
Источником электромагнитного поля
служат ускоренно движущиеся
электрические заряды.

5. Что такое электромагнитная волна?

Какова природа электромагнитной
волны?

6. Электромагнитными волнами - называют распространение в пространстве с течением времени возмущений электромагнитного поля.

Электромагнитными волнами называют распространение в пространстве с
течением времени возмущений электромагнитного
поля.
• Существование
электромагнитных
волн было
предсказано
Дж. Максвеллом,
а доказать их
существование
удалось лишь Генриху
Герцу в 1888 году.

7.

8. Причины возникновения электромагнитных волн

• Представим себе проводник, по которому
течет электрический ток. Если ток постоянен,
то существующее вокруг проводника
магнитное поле также будет постоянным.
• При изменении силы тока магнитное поле
изменится: при увеличении тока это поле
станет сильнее, при уменьшении слабее.
Возникнет возмущение электромагнитного поля.
Что будет дальше?

9.

• Переменное магнитное поле создаст
изменяющееся электрическое поле. Это
электрическое поле породит переменное
магнитное. То, в свою очередь, снова
электрическое и т.д.
• Возмущение электромагнитного поля
начнет распространяться от своего
источника (проводника с переменным
током), захватывая все большие и большие
области пространства. Это и означает, что
в пространстве вокруг проводника появятся
электромагнитные волны.

10.

Волна- возмущение,
распространяющееся в
среде и переносящее с
собой энергию

11. Характеристики волны

Амплитуда
Длина
волны
Частота
или период колебаний

12. Характеристики электромагнитных волн

с
длина волны
с T
[ ] = Гц, частота
[ T ]=с, период
с 3 10 м
8
с
с - скорость света
[ с ]=м/с

13. Свойства электромагнитных волн:

• электромагнитные волны являются поперечными;
• электромагнитные волны способны
распространяться не только в различных средах,
но и в вакууме.
Скорость электромагнитных волн в вакууме
обозначается латинской буквой с:
с ≈ 300 000 км/с.
Скорость электромагнитных волн в веществе v
всегда меньше, чем в вакууме: v
‹с

14. Электромагнитная волна

Электромагнитная
волна – система
порождающих друг
друга и
распространяющих
ся в пространстве
переменных
электрического и
магнитного полей.
Свет – электромагнитная волна – поперечная волна.

15. Возникновение электромагнитных волн

Ускоренное движение
заряда – главное условие
возникновения
электромагнитной волны
Электромагнитное поле
Электрически
заряженная частица
Магнитное поле
Электрическое поле

16. Электромагнитные волны разделены по длинам волн (и, соответственно по частотам) на шесть диапазонов:

1.
2.
3.
4.
5.
6.
Радиоволны
Инфракрасное излучение (тепловое)
Видимое излучение (свет)
Ультрафиолетовое излучение
Рентгеновские лучи
γ - излучение

17. Шкала электромагнитных волн

18.

1. Радиостанция работает на частоте 12
МГц. Какова длина излучаемых
радиоволн?
ϑ = с λ; λ = с ϑ = 3 ⋅ 108 /12 ⋅ 106 =25м

19.

2. На каком расстоянии s от антенны
радиолокатора А находится объект, если
отражённый от него радиосигнал возвратился
обратно через промежуток времени t = 200 мкс?
Решение:
За время t сигнал проходит путь 2s (до объекта, и
обратно):
2 s = ct
s = ct/2
Подставим значения, и найдем ответ:
s = 3⋅108⋅200⋅10− 6/ 2 = 30⋅103м = 30км
Ответ: 30 км.

20.

3. На каком расстоянии от
радиолокатора находится
самолет, если отраженный от него
сигнал принят через 3∙10-4 с
после излучения импульса?

21.

4. В каком диапазоне длин волн может работать приёмник,
если ёмкость конденсатора в его колебательном контуре
плавно изменяется от C1 = 50 пФ до С2 = 500 пФ, а
индуктивность катушки постоянна и равна L = 20 мкГн?
Решение
Длина волны, которую воспринимает радиоприемник,
равна: λ = 2 π с √ L C
λ1= 2πс√ LC1= 2 ⋅ 3 , 14 ⋅ 3⋅10 8 ⋅√ 50⋅10 − 12 ⋅20⋅10− 6 = 60м
λ2= 2πс √ LC2 = 2⋅3 ,14 ⋅3⋅10 8 ⋅ √ 500⋅10 − 12 ⋅ 20⋅10− 6 =188 м