Введение. Содержание Введение .. Практическая работа №1

Содержание

Введение

Электромагнитное поле ‑ это вид материи, определенный во всех точках двумя векторными величинами, которые характеризуют две его стороны, называемые соответственно электрическим и магнитным полем, и оказывающие силовое воздействие на заряженные частицы, зависящее от их скорости и заряда.

Электромагнитный импульс представляет собой распространяющиеся в пространстве, с конечной скоростью, взаимосвязанные, не могущие существовать друг без друга, переменные электрическое и магнитное поле.

Свойства электромагнитного поля:

1) существует вокруг заряженной частицы и без ней;

2) электромагнитное поле имеет двойственную природу, характеризуемую:

‑ волновыми свойствами;

‑ квантовые свойствами.

3) является носителем определенного количества энергии;

4) обладает массой и давлением.

Квантовые свойства электромагнитного поля характеризуется энергией кванта:

,

где h =6,626•10^-34 Дж∙с- постоянная планка, v ‑ частота излучения, Гц.

Волновые свойства электромагнитного поля описываются частотой f и длиной волны λ:

а) в проводящей среде:

б) в однородном изотропном диэлектрике:

,

где .

Электромагнитная волна представляют собой электромагнитные колебания, распространяющиеся в пространстве с конечной скоростью, зависящей от свойств среды, в которой они распространяются.

Для вакуума , скорость распространения электромагнитной волны можно определить по следующей формуле:

,

т.е. равна скорости света. Длина электромагнитной волны определяется по следующей формуле:

.

Таким образом, каждому виду излучения соответствует определенная частота и длина волны. Токи различного диапазона частот, создают в воздухе излучения, имеющие однотипную электромагнитную природу. Различия в длине волны и частоте колебаний и значений в величине энергии кванта.

В электрических цепях могут быть токи и напряжения постоянные по величине и направлению; постоянные по направлению, но переменные по величине; периодически изменяющиеся по величине и направлению; импульсного характера. Переменные токи и напряжения различной формы создают в пространстве, окружающем электрические цепи, переменные электрические и магнитные поля. Характер изменения этих полей соответствует характеру изменения электрического напряжения и тока в рассматриваемой цепи.

Если в проводе имеются переменные напряжения U и ток I, то электрическое поле можно представить в виде силовых линий, начинающихся в проводе и заканчивающихся на поверхности земли.

В земле электрического поля, создаваемого напряжением провода U, нет, поэтому кабельные линии, проложенные в земле, электрическому влиянию не подвержены.

Силовые линии магнитного поля, создаваемого током I, замыкаясь по концентрическим окружностям вокруг провода, проникают и в землю, поэтому кабельные линии в земле, так же как и воздушные, подвергаются воздействию магнитного поля.

Электромагнитное поле в каждой точке характеризуется четырьмя векторными величинами: напряженностью электрического поля , В/м, электрической индукцией , Кл/м2, напряженностью магнитного поля , А/м, магнитной индукцией , Тл (тесла).

Составляющие электрического поля (, ) и магнитного поля (, ) находятся во взаимной зависимости.

Для поля в вакууме имеем:

; ,

где – электрическая постоянная, равная 8,85х10-12, Ф/м; – магнитная постоянная, равная 1,26х10-6, Г/м.

Взаимосвязь векторов электромагнитного поля основывается на следующих четырех положениях.

Закон полного тока: ; знак у интеграла означает, что интегрирование производится по замкнутому контуру; полный ток i_п включает в себя ток проводимости и ток смещения .

Отсюда следует, что всякое изменение электрического поля во времени вызывает появление магнитного поля.

Закон электромагнитной индукции, который устанавливает связь между ЭДС, индуктируемой в контуре, и магнитным потоком, пересекающим этот контур

; .

Из этих формул видно, что всякое изменение магнитного поля во времени приводит к появлению электрического поля.

Теорема Остроградского-Гауса, которая устанавливает связь между потоком вектора напряженности электрического поля через замкнутую поверхность и электрическим зарядом, расположенным внутри этой поверхности, имеет вид N=Q/ε₀.

Если Q = 0, то N = 0, то есть электрическое поле может возникнуть только в результате изменения магнитного потока.

Принцип непрерывности магнитного потока, который выражается в том, что полный поток магнитной индукции через любую замкнутую поверхность равен нулю, то есть вошедший внутрь любого объема магнитный поток равен магнитному потоку, вышедшему из того же объема, или математически , здесь интеграл берется по замкнутой поверхности.