УТВОРЕННЯ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ХВИЛЬ

Електромагнітні коливання поширюються у вигляді електромагнітних хвиль. У них відбуваються взаємні перетворення електричного і магнітного полів, які разом утворюють змінне електромагнітне поле.

Процес поширення змінного електромагнітного поля у просторі називають електромагнітною хвилею.

Для одержання електромагнітних хвиль, як і хвиль будь-якої природи, потрібна система, в якій відбуваються коливання. Для електромагнітних коливань такою системою може бути коливальний контур (мал. 4.7).

Сучасні електронні системи дають змогу підтримувати в ньому незатухаючі коливання протягом тривалого часу, що, у свою чергу, створює умови для тривалого випромінювання електромагнітних хвиль.

Однак сам по собі закритий коливальний контур не може випромінювати електромагнітні хвилі. Електромагнітні коливання відбуваються в самому коливальному контурі і зовні це практично нічим не проявляється. Його електричне поле зосереджене між обкладками конденсатора і поза його межами практично не виявляється. Змінні ж магнітні поля зосереджені в основному всередині котушки контура і не виходять за його межі. Коливання електромагнітного поля можуть поширюватися в просторі, якщо вони відбуваються в так званому відкритому контурі, який має два досить довгі провідники, з'єднані один з одним через котушку індуктивності (мал. 4.8).

Для збудження електромагнітних коливань у відкритому контурі є різні способи, але найпоширеніший з них, коли котушка індуктивності відкритого коливального контура утворює індуктивний зв язок з контуром генератора незатухаючих коливань (мал. 4.9).

Закритий коливальний контур не випромінює електромагнітних хвиль

Завдяки явищу електромагнітної індукції в котушці L_a з'являється змінна ЕРС, внаслідок чого в провідниках виникає змінний струм, а на провідниках — різнойменні заряди. Оскільки електрони, які утворють змінний електричний струм у провідниках, рухаються прискорено, то провідники відкритого коливального контура матимуть змінне електромагнітне поле.

Відкритий коливальний контур, у якому відбуваються електромагнітні коливання, має змінні магнітне й електричне поля.

Кожне з цих полів індукуватиме поле-«супутник». Так, змінне електричне поле відкритого коливального контура індукуватиме «власне» змінне магнітне поле, вже не пов'язане із струмом у провідниках. Відповідно до теорії Максвелла, вектор магнітної індукції цього поля буде перпендикулярним до вектора напруженості електричного поля, а його значення залежатиме від швидкості зміни вектора напруженості електричного поля:

Індуковане змінне магнітне поле, у свою чергу, спричинюватиме появу індукованого електричного поля, вектор напруженості якого буде перпендикулярним до вектора магнітної індукції, а його значення залежатиме від швидкості зміни магнітної індукції:

Індукційні процеси захоплюють все нові й нові точки простору, і, таким чином, змінне електромагнітне поле поширюється у просторі зі швидкістю світла.

Відкритий коливальний контур може бути джерелом електромагнітної хвилі

Змінний струм у відкритому коливальному контурі породжує змінне електромагнітне поле

Зміни електромагнітного поля поширюються в просторі, як хвилі

На відстані декількох довжин хвилі від відкритого коливального контура в просторі вже поширюється єдина електромагнітна хвиля, в якій відбуваються взаємозумовлені одночасні зміни електричного і магнітного полів — складових електромагнітного поля. Цю частину хвилі називають хвильовою зоною.

У хвильовій зоні зміни вектора напруженості електричного поля і вектора магнітної індукції відбуваються одночасно

Графічно електромагнітну хвилю можна зобразити у вигляді двох синусоїд, розміщених у взаємно перпендикулярних площинах (мал. 4.10).

Цей графік показує функціональну залежність значень векторів від відстані у напрямку поширення електромагнітної хвилі. За напрямком вектори однозначно пов'язані між собою і вектором швидкості поширення хвилі. Їхні коливання відбуваються у взаємно перпендикулярних площинах, причому вектор завжди знаходиться в площині випромінюючого вібратора, а вектор швидкості завжди перпендикулярний до площини коливань векторів . Зв'язок між ними ілюструє мал. 4.11.

Для запам'ятовування цього зв'язку користуються правилом правого гвинта: якщо правий гвинт обертати в напрямку від вектора до вектора найкоротшим шляхом, то напрямок його поступального руху збіжиться з напрямком вектора швидкості .

Напрями векторів і пов'язані між собою за правилом правого гвинта

Аналітично коливальний процес, яким є електромагнітна хвиля, описується двома рівняннями:

де E_оі B_о — амплітуди хвилі; t — час спостереження; w — циклічна частота; r — відстань поширення хвилі; с — швидкість світла.

Для опису електромагнітної хвилі користуються гармонічними функціями

Важливою особливістю електромагнітної хвилі є те, що у хвильовій зоні відсутній зсув фаз між коливаннями векторів і хвиля стає незалежною від випромінюючого диполя. Змінне електромагнітне поле є вільним, не пов'язаним із зарядженими тілами.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
ДОСЛІДИ ГЕРЦА	\|	ЕНЕРГІЯ ЕЛЕКТРОМАГНІТНОЇ ХВИЛІ

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.