Главная > Физика > Курс физики (Грабовский Р.И.)
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

Глава XVI. Электрические колебания и электромагнитные волны

§ 110. Электромагнитные волны

В § 105 отмечалось, что, согласно теории Максвелла, переменное электромагнитное поле представляет собой совокупность переменных взаимно перпендикулярных электрических и магнитных полей (см. рис. 252), перемещающихся в пространстве со скоростью

где — относительные диэлектрическая и магнитная проницаемости среды. Распространение электромагнитного поля сопровождается переносом электромагнитной энергии.

Источниками электромагнитного поля, или, как говорят, источниками электромагнитного излучения, служат всевозможные переменные токи: переменный ток в проводниках, колебательное движение ионов, электронов и других заряженных частиц, вращение электронов в атоме вокруг ядра и т. п.

Рис. 271

Простейшей системой, эквивалентной переменному току, является электрический диполь с гармонически изменяющимся моментом В начальный момент заряды такого диполя совмещены друг с другом и потому (рис. 271). Через четверть периода заряды расходятся на максимальное расстояние и момент диполя достигает максимального значения Через полпериода заряды вновь сходятся а затем (через три четверти периода) расходятся в противоположные стороны на расстояние в связи с чем момент диполя опять становится максимальным, но имеющим противоположное направление Затем процесс периодически повторяется.

Создаваемое диполем и распространяющееся от него электромагнитное поле имеет следующие основные черты (рис. 272):

1. Напряженность электрического поля колеблется в плоскости оси диполя перпендикулярно направлению электромагнитного излучения (т. е. перпендикулярно электромагнитному лучу).

2. Напряженность магнитного поля колеблется перпендикулярно электромагнитному лучу и напряженности электрического поля Таким образом, векторы взаимно перпендикулярны.

3. Колебания напряженностей и совершаются в одной фазе.

4. Амплитуды иапряжениостей зависят от направления электромагнитного луча (от угла излучение максимально в направлении, перпендикулярном оси диполя и равно нулю в направлении оси диполя

Рис. 272

Максимум электромагнитного поля, создающийся в некоторый момент времени в точке А (см. рис. 272), перемещается затем вдоль луча со скоростью Через промежуток времени, равный одному периоду колебания зарядов диполя, в точке А создается второй максимум поля, перемещающийся вслед за первым. За вторым максимумом следует (через период) третий максимум и т. д.

Таким образом, электромагнитное поле распространяется в виде поперечной электромагнитной волны (рис, 273), состоящей из двух совпадающих по фазе волн — электрической (т. е. волны напряженности электрического поля) и магнитной (т. е. волны напряженности магнитного поля).

Рис. 273

Период (частота) электромагнитной волны равен периоду (частоте) колебания излучающего диполя. Длина X, период частота и скорость распространения электромагнитной волны связаны между собой очевидным соотношением

Чем чаще следует друг за другом максимумы электромагнитного поля, т. е. чем больше частота электромагнитной волны, тем большая энергия переносится этой волной. Расчеты показывают, что интенсивность электромагнитной волны, или, что то же, плотность потока электромагнитной энергии у пропорциональна (при одинаковых прочих условиях) квадрату частоты волны (см. § 32). Поэтому

источником интенсивных электромагнитных волн, способных переносить электромагнитную энергию на значительное расстояние, должен быть переменный ток частоты порядка миллиона герц. Переменные токи столь высокой частоты принято называть электрическими колебаниями.

Понятно, что никакие механические (электромашинные) генераторы не могут создать переменного тока частотой Гц (для этого якорь генератора должен был бы совершать миллион оборотов в секунду!). В качестве генератора электрических колебаний и источника электромагнитных волн высокой частоты применяется колебательный контур.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление