REAL FIZICĂ
Existența undelor electromagnetice a fost teoretic prezisă de marele fizician englez J. Maxwell în 1864. Maxwell a analizat toate legile despre electricitate și magnetism cunoscute până atunci și a încercat să le aplice la câmpurile electrice și magnetice care variază în timp. El a atras atenția asupra asimetriei relației dintre fenomenele electrice și magnetice.
Maxwell a introdus noțiunea de câmp electric vortex în fizică și a propus o nouă interpretare a legii inducției magnetoelectrice. deschideți Faraday în 1831:
Inducția magnetoelectrică este un fenomen fizic, constând în faptul că orice schimbare a câmpului magnetic generează un câmp electric vortex în spațiul din jur, adică în eter, ale cărui linii de forță sunt închise.
Maxwell a emis ipoteza existenței unui proces fizic invers - inducție electromagnetică:
Inducția electromagnetică este un fenomen fizic, constând în faptul că un câmp electric variabil în timp generează un câmp magnetic în spațiul din jur.
Fig. 1 și 2 ilustrează transformarea reciprocă a câmpurilor electrice și magnetice.
Ipoteza lui Maxwell a fost doar o presupunere teoretică care nu are nici o confirmare experimentală, dar pe această bază Maxwell a fost capabil să înregistreze un sistem consistent de ecuații care descriu transformarea reciprocă a câmpurilor electrice și magnetice, adică sistemul de ecuații ale câmpului electromagnetic (ecuațiile lui Maxwell). Din teoria lui Maxwell rezultă o serie de concluzii importante:
1. Sunt unde electromagnetice, undele adică oscilații comune ale câmpurilor magnetice și electrice se propagă în universul fizic subiacent mediu - aer exterior. Aceasta a confirmat descoperirea făcută încă din secolul XVII fascicule optice Robert Hooke că undelor electromagnetice ca lumina, transversal - (. Fig.3), vectori și perpendiculare între ele și se află într-un plan perpendicular pe direcția de propagare.
Figura 3. Undă electromagnetică sinusoidală (armonică). Vectorii și sunt reciproc perpendiculari.
2. Undele electromagnetice se propagă în materie cu viteză finită
aici # 949; și # 956; - coeficienții de permeabilitate dielectrică și magnetică a materiei, # 949; 0 și # Permeabilitatea dielectrică și magnetică a eterului: # 949; 0 = 8,85419; 10-12 F / m; # 956; 0 = 1,25664 · 10-6 HN / m. Viteza undelor electromagnetice în vid este o substanță liberă de eter (# 949; = # 956; = 1):
Viteza c de propagare a undelor electromagnetice într-un vid, adică într-o substanță liberă de eter, este una dintre constantele fizice fundamentale. Concluzia lui Maxwell privind viteza finală de propagare a undelor electromagnetice este în contradicție cu teoria acceptată în timp ce Newtonians speculativă a acțiunii la distanță. în care, în ciuda descoperirii lui Römer. făcută în secolul al XVII-lea, viteza de propagare a câmpurilor electrice și magnetice a fost considerată a fi infinit de mare. Prin urmare, teoria lui Maxwell este numită teoria interacțiunii cu rază scurtă de acțiune. ținând cont de faptul că orice interacțiune fizică într-un mediu fizic real apare numai atunci când fizic de contact fizice obiecte mediu - în acest caz corpusculi ester, - de la un punct la altul, cu o viteză caracteristică de propagare a interacțiunii (valuri) în acest mediu determinat de inerția # 956; 0 și elasticitatea # 949; 0
3. Potrivit ipotezei lui Maxwell, transformarea reciprocă a câmpurilor electrice și magnetice are loc într-un val electromagnetic. Aceste procese apar simultan, iar câmpurile electrice și magnetice acționează ca parteneri egali. Prin urmare, Maxwell a crezut că densitățile de volum ale energiei electrice și magnetice sunt egale una cu cealaltă: w = wm
Fluxul de energie într-un val electromagnetic poate fi specificat cu ajutorul unui vector a cărui direcție coincide cu direcția de propagare a undelor, iar modulul este EB / # 956; # 956; Acest vector este numit vectorul Umov-Poynting. prima dedusă de Nikolai Alekseevich Umov. 1873, și apoi aplicată de Poynting, 1885). Într-un val sinusoidal (armonic) într-un vid, media Icp a densității de flux a energiei electromagnetice este
unde E0 este amplitudinea oscilațiilor intensității câmpului electric. Densitatea fluxului de energie în SI este măsurată în wați pe metru pătrat (W / m 2).
5. Din teoria lui Maxwell rezultă că undele electromagnetice ar trebui să exercite presiune asupra corpului absorbant sau reflectant. Presiunea de radiație electromagnetică este explicată astăzi de faptul că sub acțiunea câmpului electric al unei valuri apar curenți slabi în substanță, adică mișcarea ordonată a particulelor încărcate. Acești curenți sunt acționați de forța de amperi din partea câmpului magnetic al undei, direcționată către grosimea substanței. Această forță creează presiunea rezultată. De regulă, presiunea radiațiilor electromagnetice este neglijabilă. De exemplu, presiunea radiației solare care vine pe Pământ pe o suprafață absolut absorbantă este de aproximativ 5 μPa. Primele experimente pentru determinarea presiunii radiației asupra corpurilor de reflexie și absorbție, care au confirmat derivarea teoriei lui Maxwell, au fost efectuate de PN Lebedev (1900). Experimentele lui Lebedev au avut o mare importanță pentru aprobarea teoriei electromagnetice a lui Maxwell. Existența presiunii undelor electromagnetice ne permite să ajungem la concluzia că au un impuls mecanic. Pulsul unui val electromagnetic într-un volum de unitate este exprimat de relația
unde wem este densitatea volumică a energiei electromagnetice, c este viteza de propagare a undelor în vid, adică în eter liber de substanță.
Prezența unui impuls electromagnetic ne permite să introducem conceptul de masă inerțială electromagnetică (numită și inerție, o masă inertă, atașată), adică inerția valurilor în eter. Pentru un câmp dintr-un volum al unității
Acest raport între masa inerțială inerentă substanței și eterului și energia câmpului electromagnetic este o lege universală a naturii, derivată în 1874 de marele fizician rus Nikolai Alekseevich Umov. Este adevărat pentru orice organism, indiferent de natura și structura sa internă. Astfel, mediul eteric are semne de materie fizică - energie, viteza finită a propagării valurilor în ea, impuls și masă inerțială. Aceasta sugerează că câmpul electromagnetic din eter este una dintre formele mișcării eterului - materia de bază a universului fizic.
6. Prima confirmare experimentală a teoriei electromagnetice a lui Maxwell a fost dată la aproximativ 15 ani de la crearea teoriei în experimentele lui Henry Hertz (1888). Hertz a demonstrat nu numai experimental existența undelor electromagnetice, dar mai întâi a început să studieze proprietățile lor - .. Absorbția și refracție în medii diferite, reflectate de pe suprafețe metalice etc. A fost posibil să se măsoare experimental lungimea de undă și viteza de propagare a undelor electromagnetice, care a fost egală cu viteza optic radiații. Experimentele lui Hertz au jucat un rol decisiv în demonstrarea și recunoașterea teoriei electromagnetice a lui Maxwell. La șapte ani după aceste experimente, undele electromagnetice au fost utilizate în comunicațiile fără fir (AS Popov, 1895).
Undele electromagnetice pot fi excitate numai prin încărcări accelerate sau dipole electrice. Circuitele de curent continuu, în care purtătoarele de sarcină se deplasează la o viteză constantă, nu constituie o sursă de unde electromagnetice. În ingineria radio modernă, undele electromagnetice sunt emise folosind antene de diferite modele, în care sunt excitate curenții de mare viteză. Cel mai simplu sistem care emite unde electromagnetice este un mic dipol electric, momentul dipolului p (t), care variază rapid în timp. Un astfel de dipol elementar este numit dipol Hertz. În ingineria radio, dipolul hertzian este echivalent cu o antenă mică a cărei dimensiune este mult mai mică decât lungimea de undă # 955; (Figura 4).
Figura 4. Dipol elementar, care efectuează oscilații armonice.
Fig. 5 oferă o idee despre structura valului electromagnetic emis de un astfel de dipol.
Figura 5. Radiația unui dipol elementar.
Trebuie notat faptul că fluxul maxim de energie electromagnetică este radiat într-un plan perpendicular pe axa dipolului. De-a lungul axei sale, dipolul nu radiază energia. Heinrich Hertz aparține nu numai descoperirii experimentale a undelor electromagnetice, ci și proprietăților dipolurilor electrice, pe care le-a folosit ca antena radiantă și receptoare în dovada experimentală a existenței undelor electromagnetice.
ȘTIRI ALE FORUMULUI
Cavalerii teoriei eterului
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: