Головна Головна -> Реферати українською -> Фізика -> Змінне електромагнітне поле у вакуумі

Змінне електромагнітне поле у вакуумі

Назва:
Змінне електромагнітне поле у вакуумі
Тип:
Реферат
Мова:
Українська
Розмiр:
50,90 KB
Завантажень:
205
Оцінка:
 
поточна оцінка 5.0


Скачати цю роботу безкоштовно
Пролистати роботу: 1  2 
Змінні електричне і магнітне поля. Закон електромагнітної індукції. Електромагнітне поле, його характеристики [4].

Система рівнянь Максвелла. Струм зміщення. Вектор зміщення [4].

Хвиля. Довжина хвилі. Рівняння хвилі. Хвильове число. Монохро-матичні хвилі [4, 2, 3].

Основні поняття

Електричне і магнітне поля є складовими більш загального поля – електромагнітного. Джерелом електромагнітного поля є заряди. Електромагнітне поле повністю задане, якщо у кожній точці простору визначено пару векторів – напруженість електричної та індукція магнітної його компонент. Пара цих векторів визначає силу, що діє на заряд у електромагнітному полі

, (3.1)

якщо відома його величина q і швидкість , а тому вони є силовими характеристиками поля. Величина і напрям кожного з них однозначно визначаються просторовим розподілом зарядів і струмів з системи рівнянь Максвелла. У випадку зарядів і струмів, розподілених у вакуумі вона має вигляд

(3.2)

де

(3.3)

– вектор зміщення (індукція електричного поля), а

(3.4)

– напруженість магнітного поля.

Вільне електромагнітне поле у вакуумі. Електромагнітні хвилі, швид-кість їх поширення. Монохроматичні електромагнітні хвилі. [2, 3]

Спектральне представлення електромагнітної хвилі. Поляризація хвиль. Хвильовий пакет. Групова швидкість. [2, 3]

Поле заданих зарядів і струмів у вакуумі. Вібратор Герца. Скалярний і векторний потенціали диполя, рамки з струмом. Запізнюючі потенціали, їх фізичний зміст. [2]

Дипольне наближення. Ближня і дальня (хвильова) зони. Електромагніт-не поле системи зарядів у хвильовій зоні в дипольному наближенні. [2]

Випромінювання електромагнітних хвиль, сферичні хвилі. Загальні властивості поля випромінювання. Інтенсивність випромінювання. [2, 3]

Найпростіші випромінюючі системи. Поле випромінювання диполя у хвильовій зоні. Випромінювання рамки з струмом. [2, 3]

У наближенні вільного від зарядів і струмів поля (ρ = 0, ) система рівнянь Максвелла набуває вигляду:

. (3.5)

Таке наближення можна використовувати за умови, що розглядається поле у точках, віддалених на значні відстані від його джерела. Знаходячи розв’язок системи чотирьох диференціальних рівнянь першого порядку в частинних похідних (3.3) – четвірку векторів , , і , можна визначити сили, що діють на заряди і струми, які знаходяться в цьому полі, а також його енергію

(3.6)

та імпульс

. (3.7)

З (3.6) і (3.7) видно, що

(3.8)

має зміст об’ємної густини енергії, а

(3.9)

– імпульсу електромагнітного поля. При цьому для вільного електромагнітного поля виконується рівність

, (3.10)

де

(3.11)

– вектор Пойтінга, що має зміст густини потоку енергії через поверхню, яка обмежує область існування поля.

Пошук розв’язку системи рівнянь Максвелла значно спрощується, якщо ввести потенціали поля – скалярний φ та векторний , – такі, що

, . (3.12)

Тоді система чотирьох рівнянь (3.5) зводиться до системи двох диференціальних рівнянь другого порядку (рівнянь поля в потенціалах):

(3.13)

де

.

Кожне з рівнянь системи (3.13) являє собою рівняння хвилі, що поширюється з швидкістю c. З урахуванням відсутності зарядів, частинним розв’язком системи у довільній точці поля у довільний момент часу t є

, , (3.14)

де і – незалежні від координат і часу параметри, що мають зміст, відповідно, амплітуди і хвильового вектора (вектора, напрям якого співпадає з напрямком поширення хвилі, а величина залежить від частоти коливання ω і визначає довжину хвилі λ). Це, та зв’язок потенціалів з силовими характеристиками поля (3.12) дозволяє зробити наступні висновки:

1. Вільне електромагнітна поле у вакуумі може існувати у вигляді електромагнітної хвилі, що поширюється з швидкістю ;

2. Силові характеристики електромагнітного поля у вакуумі також залежать від координат і часу за законом, подібним до (3.14):

, , (3.15)

причому амплітуди і пов’язані між собою і хвильовим вектором співвідношеннями

, , (3.16)

де .

3. Співвідношення (3.5) описують незатухаючу лінійно-поляризовану плоску монохроматичну хвилю, що поширюється у напрямку вектора з швидкістю c. При цьому з (3.16) випливає, що ця хвиля поперечна, вектори напруженості електричного і індукції магнітного поля коливаються у взаємно перпендикулярних площинах за гармонійним законом

, (3.17)

з однаковими фазами, причому

. (3.18)

4. Електромагнітні хвилі переносять енергію і імпульс. Інтенсивність хвилі (енергія, яка переноситься за одиницю часу одиницею поверхні фронту хвилі) визначається значенням вектора Пойтінга.

5. Відношення амплітуд напруженостей електричної і магнітної складових поля (характеристичний опір хвилі)

.

Завантажити цю роботу безкоштовно
Пролистати роботу: 1  2 



Реферат на тему: Змінне електромагнітне поле у вакуумі

BR.com.ua © 1999-2017 | Реклама на сайті | Умови використання | Зворотній зв'язок