Уравнения_Максвелла_и_современные_системы_связи

1.

ФИЗИКА • Т Е ХНОЛОГ ИИ
Уравнения Максвелла
и современные системы связи
От фундаментальной физики к технологиям XXI века

2.

Исторический контекст
Джеймс Клерк Максвелл
1831 – 1879
Шотландский физик и математик, создатель
классической электродинамики. Его работы заложили
фундамент для понимания электромагнитных явлений
и привели к развитию современных технологий связи.
Закон Кулона
Электростатика и взаимодействие зарядов
Закон Ампера
Магнитное поле электрического тока
Закон Фарадея
Электромагнитная индукция
Теорема Гаусса
Теорема о потоке электрического поля
Максвелл объединил эти законы в единую
систему уравнений, ставшую фундаментом
классической электродинамики

3.

Уравнения Максвелла в интегральной форме
Четыре уравнения описывают всё электромагнитное поле
1
Закон Фарадея
Переменное магнитное поле создаёт вихревое электрическое поле.
Это явление лежит в основе работы генераторов и трансформаторов.
2
Теорема Гаусса для электричества
Источником электрического поля являются свободные заряды.
Электрические силовые линии начинаются и заканчиваются на
зарядах.
3
Теорема Гаусса для магнетизма
Магнитных зарядов (монополей) не существует в природе. Магнитные
силовые линии всегда замкнуты.
4
Закон Ампера–Максвелла
Полный ток (проводимости + смещения) создаёт магнитное поле. Ток
смещения — ключевое дополнение Максвелла.

4.

Физический смысл уравнений
Ключевой вывод Максвелла
Электрическое и магнитное поля — не независимые сущности, а
компоненты единого электромагнитного поля.
Эта революционная идея объединила две, казалось бы, различные области
Взаимно
физики в одну целостную теорию.
перпендикулярные
электрическое (E) и
магнитное (B) поля
образуют
электромагнитную
волну
Взаимная генерация
Распространение волн
Переменное электрическое поле
Электромагнитные волны
порождает магнитное, и наоборот
распространяются со скоростью
света
Практическое следствие
Это открытие привело к пониманию природы света как электромагнитной
волны и заложило основы для развития радиосвязи, оптоволокна и всех

5.

Беспроводная связь: физические основы
Принцип работы антенны
1
Ускоренное движение электронов в антенне создаёт
переменное электромагнитное поле
2
Поле распространяется как волна, описываемая уравнениями
Максвелла
3
Приёмная антенна преобразует волну обратно в электрический
ток
Модуляция
Наложение информации на несущую волну путём изменения её
параметров: