электромагнитное поле глава 3

§ 43. Электромагнитное поле

Явление электромагнитной индукции было открыто Фарадеем в 1831 г.

В том же году в Англии родился Джеймс Максвелл, ставший впоследствии учёным и сделавший важнейшее научное открытие, которое позволило глубже понять сущность явления электромагнитной индукции.

43.1

Напомним, что согласно явлению электромагнитной индукции при изменении магнитного потока, пронизывающего контур замкнутого проводника, в этом проводнике возникает индукционный ток. Но ток может возникнуть только при наличии электрического поля.

Предположение о возникновении электрического поля в результате изменения магнитного сразу вызвало у ученых ряд вопросов. Например: отличается ли оно от поля, созданного неподвижными электрическими зарядами?

Возникает ли это поле только в проводнике или существует и в пространстве вокруг него? Играет какую-либо роль в возникновении электрического поля замкнутый проводник, по которому протекает индукционный ток, или оно существует в пространстве независимо от наличия проводника?

Ответы на эти и другие вопросы были получены в 1865 г., когда Максвелл создал теорию электромагнитного поля. Он теоретически доказал, что всякое изменение со временем магнитного поля приводит к возникновению переменного электрического поля, а всякое изменение со временем электрического поля порождает переменное магнитное поле.

Эти порождающие друг друга переменные электрическое и магнитное поля образуют единое электромагнитов поле.

Источником электромагнитного поля служат ускоренно движущиеся электрические заряды.

Если электрические заряды движутся с ускорением, например колеблются, то создаваемое ими электрическое поле периодически меняется. Переменное электрическое поле создаёт в пространстве переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, порождает переменное электрическое и т. д.

Переменное электрическое поле называется вихревым, поскольку его силовые линии замкнуты подобно линиям индукции магнитного поля. Это отличает его от поля электростатического (т. е. постоянного, не меняющегося во времени), которое существует вокруг неподвижных заряженных тел. Силовые линии электростатического поля начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных.

Открытие электромагнитного поля позволило более детально описать механизм возникновения индукционного тока. Во всех опытах по получению индукционного тока (см. § 39) тем или иным образом изменялся магнитный поток, пронизывающий контур замкнутого проводника. При этом, согласно теории Максвелла, возникало вихревое электрическое поле, под действием которого свободные заряды, всегда имеющиеся в проводнике, приходили в направленное движение. В данном случае проводник, замкнутый на гальванометр, играл лишь роль индикатора, обнаруживающего возникшее в данной области пространства электрическое поле. Электрическое поле существует независимо от наличия проводника.

Созданная Максвеллом теория, позволившая предсказать существование электромагнитного поля за 22 года до того, как оно было обнаружено экспериментально, считается величайшим из научных открытий, роль которого в развитии науки и техники трудно переоценить.

Вопросы

1. Кем и когда была создана теория электромагнитного поля и в чём заключалась её суть?
2. Что служит источником электромагнитного поля?
3. Чем отличаются силовые линии вихревого электрического поля от силовых линий электростатического?
4. Опишите механизм возникновения индукционного тока, опираясь на знание о существовании электромагнитного поля.

Упражнение 40

В опыте, изображённом на рисунке 120, при замыкании ключа сила тока, протекающего через катушку А, в течение некоторого промежутка времени увеличивалась. При этом в цепи катушки С возникал кратковременный ток. Отличаются ли чем-нибудь электрические поля, под действием которых возникали токи в катушках А и С? Существовали бы эти поля в момент замыкания ключа, если бы не было катушки С с гальванометром?

Источник

Электромагнитное поле глава 3

Если Вы не нашли темы для своего учебника, то можете добавить оглавление учебника и получить благодарность от проекта «Инфоурок».

Безлимитный доступ к занятиям с онлайн-репетиторами

Выгоднее, чем оплачивать каждое занятие отдельно

12ca 000988a9 e32712b1

placeholder

Когда дети начинают шутить

Время чтения: 2 минуты

placeholder

Педагогов и учеников предлагают тренировать на случай нападения

Время чтения: 1 минута

placeholder

На новом «Уроке цифры» школьникам расскажут о разработке игр

Время чтения: 1 минута

placeholder

Учителям предлагают 1,5 миллиона рублей за переезд в Златоуст

Время чтения: 1 минута

placeholder

ФИПИ опубликовал демоверсии ОГЭ и ЕГЭ 2022

Время чтения: 1 минута

placeholder

В МГУ разрабатывают школьные учебники с дополненной реальностью

Время чтения: 2 минуты

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

Источник

Электромагнитное поле глава 3

Если Вы не нашли темы для своего учебника, то можете добавить оглавление учебника и получить благодарность от проекта «Инфоурок».

Безлимитный доступ к занятиям с онлайн-репетиторами

Выгоднее, чем оплачивать каждое занятие отдельно

12ca 000988a9 e32712b1

placeholder

Учителям предлагают 1,5 миллиона рублей за переезд в Златоуст

Время чтения: 1 минута

placeholder

На новом «Уроке цифры» школьникам расскажут о разработке игр

Время чтения: 1 минута

placeholder

Когда дети начинают шутить

Время чтения: 2 минуты

placeholder

ФИПИ опубликовал демоверсии ОГЭ и ЕГЭ 2022

Время чтения: 1 минута

placeholder

В Псковской области ввели обязательную вакцинацию для студентов

Время чтения: 1 минута

placeholder

В Госдуме предлагают сделать бесплатным проезд на общественном транспорте для детей до 16 лет

Время чтения: 2 минуты

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

Источник

Электромагнитное поле глава 3

После того как рассмотрены вопросы возбуждения электромагнитных волн заданными источниками в неограниченном пространстве и перед тем как перейти к рассмотрению более сложных случаев возбуждения электромагнитных волн при наличии возмущающих тел и границ раздела, необходимо установить общие теоремы и принципы в теории электромагнитного поля.

Основной теоремой, характеризующей энергетические соотношения электромагнитного поля, является теорема Умова — Пойнтинга, вывод и толкование которой даны в гл. 1 книги. В этой главе специально рассматривается уже использовавшийся по существу в гл. 2 принцип излучения на бесконечности, который позволяет выбирать из всего многообразия возможных решений уравнений Максвелла решения, соответствующие физической постановке задачи.

Затем устанавливается теорема единственности для внешних и внутрених граничных задач электродинамики. Эта теорема не допускает произвола в получении и толковании решений конкретных задач и позволяет устанавливать истинность тех или иных решений.

Далее, для случая изотропной среды выводится лемма Лоренца, из которой затем следуют теоремы эквивалентности и взаимности. Теорема эквивалентности приводится в компактном виде и позволяет при помощи вспомогательных электрических и магнитных источников находить электромагнитные поля по заданным плотностям объемного и поверхностного распределений токов. Теорема взаимности формулируется для электрических и магнитных токов и позволяет определять поля при взаимной замене точек источников и наблюдения поля. Приводится применение этой теоремы для вычисления э. д. с. и м. д. с., наводимых в элементарных вибраторах. После этого вводится принцип двойственности

в теории электромагнитного поля и как пример использования этого принципа определяется поле магнитного диполя в зоне излучения. Наконец, даются понятия об электрическом и магнитном токах поляризации и указывается способ вычисления полей по токам поляризации в граничных задачах электродинамики.

Главой 3 завершается построение общих методов решения задач о возбуждении электромагнитных полей в различных областях. Конкретные применения этих методов будут приводиться в последующих главах книги.

Источник

Итоги главы: Электромагнитное поле

Самое главное

Ниже даны физические понятия, явления, правило, закон, постулаты и их определения и формулировки. Последовательность изложения определений не соответствует последовательности понятий.

1. Возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем противодействует изменению магнитного потока, которое вызвало этот ток.

2. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных двух сред, равная отношению скоростеи света в этих средах: 51.4

3. Возникновение индукционного тока в катушке при изменении силы тока в ней.

4. Атом может находиться только в особых, стационарных состояниях. Каждому состоянию соответствует определённое значение энергии — энергетический уровень. Находясь в стационарном состоянии, атом не излучает и не поглощает.

Излучение света происходит при переходе атома из стационарного состояния с большей энергией Ек в стационарное состояние с меньшей энергией Еn.

5. Электрический ток, периодически меняющийся по модулю и направлению.

6. Система порождающих друг друга и распространяющихся в пространстве переменных электрического и магнитного полей.

7. При всяком изменении магнитного потока, пронизывающего площадь, ограниченную замкнутым проводником, в этом проводнике возникает электрический ток, существующий в течение всего процесса изменения магнитного потока.

8. Передача и приём информации посредством электромагнитных волн.

9. Зависимость показателя преломления вещества и скорости света в нём от частоты световой волны.

10. Сплошной (непрерывный) характерен для жидких и твёрдых излучающих тел с температурой порядка нескольких тысяч градусов и для светящихся газов и паров, находящихся под очень большим давлением; линейчатый характерен для светящихся газов малой плотности при температуре порядка 2000 °С.

Проверь себя

1. В данной системе отсчёта магнитное поле создаётся движущимися в ней

A. фотонами
Б. электронами
B. атомами
Г. нейтронами

2. Магнитное поле обнаруживается по его действию на

A. покоящиеся в нём протоны
Б. покоящиеся в нём нейтроны
B. покоящиеся в нём ионы
Г. проводник с протекающим по нему электрическим током

3. Магнитное поле характеризуется векторной физической величиной, которая обозначается символом 37.2и называется

A. магнитной индуктивностью
Б. магнитной индукцией
B. электромагнитной индукцией
Г. самоиндукцией

4. Закону преломления света соответствует формула

Источник

Adblock
detector