Чому альфа частки випускаються радіоактивними препаратами. Порядок вибору варіанта та оформлення індивідуального завдання

Вже давно магнітне поле викликає багато запитань у людини, але й зараз залишається маловідомим явищем. Його характеристики та властивості намагалися дослідити багато вчених, адже користь та потенціал від застосування поля були незаперечними фактами.

Давайте розбиратимемо все по порядку. Отже, як діє та утворюється будь-яке магнітне поле? Правильно від електричного струму. А струм, якщо вірити підручникам з фізики, – це потік заряджених частинок, що має напрям, чи не так? Так от, коли струм проходить по будь-якому провіднику, біля нього починає діяти якийсь різновид матерії - магнітне поле. Магнітне поле може створюватись струмом заряджених частинок або магнітними моментами електронів в атомах. Тепер це поле та матерія мають енергію, її ми бачимо у електромагнітних силах, які можуть впливати на струм та його заряди. Магнітне поле починає впливати на потік заряджених частинок, і вони змінюють початковий напрямок руху перпендикулярно самому полю.

Ще магнітне поле можна назвати електродинамічним, адже воно утворюється біля рухомих і впливає тільки на частинки, що рухаються. Ну а динамічним воно є через те, що має особливу будову в бионах, що обертаються, на області простору. Змусити їх обертатися і рухатися може звичайний електричний заряд, що рухається. Біони передають будь-які можливі взаємодії у цій галузі простору. Тому заряд, що рухається, притягує один полюс усіх біонів і змушує їх обертатися. Тільки він може вивести їх зі стану спокою, більше нічого, адже інші сили не зможуть на них впливати.

В електричному полі знаходяться заряджені частинки, які дуже швидко рухаються і можуть подолати 300 000 км. всього за секунду. Таку ж швидкість має світло. Магнітне поле немає без електричного заряду. Це означає, що частки неймовірно близько пов'язані один з одним і існують у загальному електромагнітному полі. Тобто якщо будуть будь-які зміни в магнітному полі, то зміни будуть і в електричному. Цей закон також обернений.

Ми тут багато говоримо про магнітне поле, але як його можна уявити? Ми не можемо побачити його нашим людським неозброєним оком. Мало того, через неймовірно швидке поширення поля, ми не встигаємо його зафіксувати за допомогою різних пристроїв. Але щоб щось вивчати, треба мати хоч якесь уявлення про нього. Часто доводиться зображати магнітне поле на схемах. Для того, щоб було простіше зрозуміти його, проводять умовні силові лінії поля. Звідки їх взяли? Їх вигадали неспроста.

Спробуємо побачити магнітне поле за допомогою дрібної металевої тирси і звичайного магніту. Насиплемо на рівну поверхнюці тирсу і введемо їх у дію магнітного поля. Потім побачимо, що вони рухатимуться, обертатимуться і вишиковуватимуться в малюнок чи схему. Отримане зображення показуватиме зразкову дію сил у магнітному полі. Всі сили і, відповідно, силові лінії безперервні та замкнуті у цьому місці.

Магнітна стрілка має подібні характеристики та властивості з компасом, і її застосовують, щоб визначити напрямок силових ліній. Якщо вона потрапить у зону дії магнітного поля, її північним полюсом ми бачимо напрямок дії сил. Тоді виділимо звідси кілька висновків: верх звичайного постійного магніту, З якого виходять силові лінії, позначають північним полюсом магніту. Тоді як південним полюсомпозначають ту точку, де сили замикаються. А силові лінії всередині магніту на схемі не виділяються.

Магнітне поле, його властивості та характеристики мають досить велике застосуваннятому, що в багатьох завданнях його доводиться враховувати та досліджувати. Це найважливіше явище у науці фізики. З ним нерозривно пов'язані складніші речі, такі як магнітна проникність та індукція. Щоб пояснити причини появи магнітного поля, треба спиратися на реальні наукові фактита підтвердження. Інакше більш складних завданняхнеправильний підхід може порушити цілісність теорії.

А зараз наведемо приклади. Усі ми знаємо нашу планету. Ви скажете, що вона не має магнітного поля? Може, ви й маєте рацію, але вчені кажуть, що процеси та взаємодії всередині ядра Землі народжують величезне магнітне поле, яке тягнеться на тисячі кілометрів. Але в будь-якому магнітному полі мають бути його полюси. І вони існують, просто розташовані трохи осторонь географічного полюса. Як ми його відчуваємо? Наприклад, у птахів розвинені можливості навігації, і вони орієнтуються, зокрема, по магнітному полю. Так, за його допомогою гуси благополучно прибувають до Лапландії. Спеціальні навігаційні пристрої також використовують це явище.

Добре відомо широке застосуваннямагнітного поля в побуті, на виробництві та в наукових дослідженнях. Достатньо назвати такі пристрої, як генератори змінного струму, електродвигуни, реле, прискорювачі елементарних частинокта різні датчики. Розглянемо докладніше, що являє собою магнітне поле і як воно утворюється.

Що таке магнітне поле - визначення

Магнітне поле - це силове поле, що діє на заряджені частинки, що рухаються. Розмір магнітного поля залежить від швидкості його зміни. Відповідно до цієї ознаки виділяють два типи магнітного поля: динамічне та гравітаційне.

Гравітаційне магнітне поле виникає лише поблизу елементарних частинок і формується залежно від особливостей їхньої будови. Джерелами динамічного магнітного поля є електричні заряди, що рухаються, або заряджені тіла, провідники зі струмом, а також намагнічені речовини.

Властивості магнітного поля

Великому французькому вченому Андре Амперу вдалося з'ясувати дві основні властивості магнітного поля:

1. Основна відмінність магнітного поля від електричного та його основна властивість полягає в тому, що воно має відносний характер. Якщо ви візьмете заряджене тіло, залиште його нерухомим в будь-якій системі відліку і помістіть поруч магнітну стрілку, то вона, як завжди, вказуватиме на північ. Тобто вона не виявить жодного поля, окрім земного. Якщо ж ви почнете переміщати це заряджене тіло щодо стрілки, то вона почне повертатися - це говорить про те, що при русі зарядженого тіла виникає ще магнітне поле, крім електричного. Таким чином, магнітне поле з'являється тоді і тільки тоді, коли є заряд, що рухається.
2. Магнітне поле діє на інший електричний струм. Так, виявити його можна, простеживши рух заряджених частинок, - у магнітному полі вони відхилятимуться, провідники зі струмом рухатимуться, рамка зі струмом повертатиметься, намагнічені речовини зміщуватимуться. Тут слід згадати магнітну стрілку компаса, зазвичай пофарбовану в синій колір, - Адже це просто шматочок намагніченого заліза. Він завжди орієнтується на північ, тому що Земля має магнітне поле. Вся наша планета є величезним магнітом: на Північному полюсі знаходиться південний магнітний пояс, а на Південному географічному полюсізнаходиться північний магнітний полюс.

Крім цього, до властивостей магнітного поля відносять такі характеристики:

1. Сила магнітного поля описується магнітною індукцією – це Векторна величина, Що визначає, з якою силою магнітне поле впливає на заряди, що рухаються.
2. Магнітне поле може бути постійного та змінного типу. Перше породжується електричним полем, що не змінюється в часі, індукція такого поля також незмінна. Друге найчастіше генерується за допомогою індукторів, що живляться змінним струмом.
3. Магнітне поле може бути сприйнято органами почуттів людини і фіксується лише спеціальними датчиками.

Під терміном "магнітне поле" прийнято мати на увазі певний енергетичний простір, в якому проявляються сили магнітної взаємодії. Вони впливають на:

окремі речовини: феримагнетики (метали - переважно чавуни, залізо та сплави з них) та їх клас феритів незалежно від стану;

заряди електрики, що рухаються.

Фізичні тіла, які мають сумарний магнітний момент електронів або інших частинок, називають постійними магнітами. Їхня взаємодія представлена ​​на картинці силовими магнітними лініями.

Вони утворилися після піднесення постійного магніту до зворотній сторонікартонного листа з рівним шаром залізної тирси. Картинка демонструє чітке маркування північного (N) та південного (S) полюсів із напрямком силових ліній щодо їхньої орієнтації: вихід з північного полюсата вхід до південного.

Як створюється магнітне поле

Джерелами магнітного поля є:

постійні магніти;

рухомі заряди;

електричне поле, що змінюється в часі.

З дією постійних магнітів знайома кожна дитина дитсадкового віку. Адже йому вже доводилося ліпити на холодильник картинки-магнітики, які витягують з упаковок з усілякими ласощами.

Електричні заряди, що знаходяться в русі, зазвичай мають значно більшу енергію магнітного поля, ніж . Його також позначають силовими лініями. Розберемо правила їх накреслення для прямолінійного провідниказі струмом I.

Магнітна силова лінія проводиться в площині, перпендикулярній до руху струму так, щоб у кожній її точці сила, що діє на північний полюс магнітної стрілки, прямувала по дотичній до цієї лінії. Таким чином створюються концентричні кола навколо заряду, що рухається.

Напрямок цих сил визначається відомим правилом гвинта або свердла з правосторонньою навивкою різьблення.

Правило буравчика

Необхідно розташувати свердловин співвісно з вектором струму і обертати рукоятку так, щоб поступальний рух свердловика збігався з його напрямком. Тоді орієнтація силових магнітних лінійбуде показано обертанням рукоятки.

У кільцевому провіднику обертальний рухрукоятки збігається із напрямом струму, а поступальне - свідчить про орієнтацію індукції.

Магнітні силові лінії завжди виходять із північного полюса та входять до південного. Вони продовжуються всередині магніту і ніколи не бувають розімкненими.

Правила взаємодії магнітних полів

Магнітні поля від різних джерелскладаються один з одним, утворюючи результуюче поле.

При цьому магніти з різноіменними полюсами (N - S) притягуються один до одного, а з однойменними (N - N, S - S) відштовхуються. Сили взаємодії між полюсами залежить від відстані між ними. Чим ближче зрушені полюси, тим більше зусилля з'являється.

Основні характеристики магнітного поля

До них відносять:

вектор магнітної індукції (В);

магнітний потік (Ф);

потокозчеплення (Ψ).

Інтенсивність чи силу впливу поля оцінюють величиною вектор магнітної індукції. Вона визначається значенням сили «F», створюваної струмом, що проходить «I» по провіднику довжиною «l». =F/(I∙l)

Одиниця виміру магнітної індукції в системі СІ - Тесла (на знак пам'яті про вченого фізику, який досліджував ці явища та описав їх математичними методами). У російській технічної літературивона позначається «Тл», а міжнародної документації прийнято символ «Т».

1 Тл - це індукція такого однорідного магнітного потоку, який впливає з силою в 1 ньютон на кожен метр довжини прямолінійного провідника, розташованого перпендикулярно напрямку поля, коли по цьому провіднику проходить струм 1 ампер.

1Тл=1∙Н/(А∙м)

Напрямок вектора визначається за правила лівої руки.

Якщо розташувати долоню лівої руки в магнітному полі так, щоб силові лінії з північного полюса входили в долоню під прямим кутом, а чотири пальці розташувати у напрямку струму в провіднику, то відстовбурчений великий палецьвкаже напрямок дії сили на цей провідник.

У разі коли провідник з електричним струмом розташований не під прямим кутом до магнітних силовим лініям, то сила, що впливає на нього, буде пропорційна величині струму, що протікає, і складової частини проекції довжини провідника зі струмом на площину, розташовану в перпендикулярному напрямку.

Сила, що впливає електричний струм, залежить від матеріалів, у тому числі створений провідник і його перерізу. Навіть якщо цього провідника взагалі не буде, а заряди, що рухаються, стануть переміщатися в іншому середовищі між магнітними полюсами, то ця сила ніяк не зміниться.

Якщо всередині магнітного поля у всіх точках вектор має однаковий напрямок і величину, то таке поле вважають рівномірним.

Будь-яке середовище, що володіє, впливає на значення вектора індукції В.

Магнітний потік (Ф)

Якщо розглядати проходження магнітної індукції через певну площу S, то обмежена її межами індукція називатиметься магнітним потоком.

Коли площа нахилена під якимось кутом до напрямку магнітної індукції, то магнітний потік зменшується на величину косинуса кута нахилу площі. Максимальне його значення створюється при перпендикулярному розташуванні площі до її пронизливої ​​індукції. Ф = В · S

Одиницею вимірювання магнітного потоку є 1 вебер, який визначається проходженням індукції в 1 плоті через площу 1 метр квадратний.

Потокосчеплення

Цей термін використовується для отримання сумарної величини магнітного потоку, що створюється від певної кількостіпровідників зі струмом, розташованих між полюсами магніту.

Для випадку, коли той самий струм I проходить по обмотці котушки з числом витків n, то повний (зчеплений) магнітний потік від усіх витків називають потоком зчеплення Ψ.

Ψ=n·Ф . Одиницею вимірювання потокозчеплення є один вебер.

Як утворюється магнітне поле від змінного електричного

Електромагнітне поле, що взаємодіє з електричними зарядамиі тілами, що володіють магнітними моментами, є сукупність двох полів:

електричного;

магнітного.

Вони взаємопов'язані, являють собою сукупність один одного і при зміні протягом одного часу відбуваються певні відхилення в іншому. Наприклад, при створенні змінного синусоїдального електричного поляв трифазному генераторі одночасно утворюється таке ж магнітне поле з характеристиками аналогічних гармонік, що чергуються.

Магнітні властивості речовин

По відношенню до взаємодії із зовнішнім магнітним полем речовини поділяють на:

антиферомагнетикиз урівноваженими магнітними моментами, завдяки чому створюється дуже мала ступінь намагніченості тіла;

діамагнетики із властивістю намагнічування внутрішнього поля проти дії зовнішнього. Коли ж зовнішнє поле відсутнє, то вони магнітні властивості не проявляються;

парамагнетики з властивостями намагнічування внутрішнього поля за напрямом дії зовнішнього, які мають малий ступінь;

феромагнетики, що володіють магнітними властивостями без прикладеного зовнішнього поляпри температурах, менших значенняточки Кюрі;

феримагнетики з неврівноваженими за величиною та напрямом магнітними моментами.

Всі ці властивості речовин знайшли різноманітне застосування у сучасній техніці.

Магнітні ланцюги

На основі працюють усі трансформатори, індуктивності, електричні машинита багато інших пристроїв.

Наприклад, у працюючого електромагніту магнітний потік проходить магнітопроводом з феромагнітних сталей і повітря з вираженими не феромагнітними властивостями. Сукупність цих елементів і становить магнітний ланцюг.

Більшість електричних апаратів у своїй конструкції мають магнітні ланцюги. Докладніше про це читайте у цій статті -

Магнітне поле– це матеріальне середовище, через яке здійснюється взаємодія між провідниками зі струмом або зарядами, що рухаються.

Властивості магнітного поля:

Характеристики магнітного поля:

Для дослідження магнітного поля використовують пробний контур із струмом. Він має малі розміри, і струм в ньому набагато менше струму в провіднику, що створює магнітне поле. На протилежні сторони контуру зі струмом з боку магнітного поля діють сили, рівні за величиною, але направлені в протилежні сторони, оскільки напрямок сили залежить від напрямку струму. Точки застосування цих сил не лежать на одній прямій. Такі сили називають парою сил. Внаслідок дії пари сил контур не може рухатися поступально, він повертається навколо своєї осі. Обертальна дія характеризується моментом сил.

, де l–плече пари сил(відстань між точками докладання сил).

У разі збільшення струму в пробному контурі або площі контуру пропорційно збільшиться момент пари сил. Відношення максимального моменту сил, що діє на контур зі струмом, до величини сили струму в контурі та площі контуру є величина постійна для цієї точки поля. Називається вона магнітною індукцією.

, де
-магнітний моментконтур зі струмом.

Одиниця вимірумагнітної індукції - Тесла [Тл].

Магнітний момент контуру- Векторна величина, напрям якої залежить від напрямку струму в контурі і визначається по правилу правого гвинта: праву руку стиснути в кулак, чотири пальці направити у напрямку струму в контурі, тоді великий палець вкаже напрям вектора магнітного моменту. Вектор магнітного моменту завжди перпендикулярний площині контуру.

За напрямок вектора магнітної індукціїприймають напрямок вектора магнітного моменту контуру, орієнтованого магнітному полі.

Лінія магнітної індукції- Лінія, дотична до якої в кожній точці збігається з напрямом вектора магнітної індукції. Лінії магнітної індукції завжди замкнуті, ніколи не перетинаються. Лінії магнітної індукції прямого провідниказі струмом мають вигляд кіл, розташованих у площині, перпендикулярній провіднику. Напрямок ліній магнітної індукції визначають за правилом правого гвинта. Лінії магнітної індукції кругового струму(витка зі струмом) також мають вигляд кіл. Кожен елемент витка завдовжки
можна як прямолінійний провідник, який створює своє магнітне поле. Для магнітних полів виконується принцип суперпозиції (незалежного додавання). Сумарний вектор магнітної індукції кругового струму окреслюється результат складання цих полів у центрі витка за правилом правого гвинта.

Якщо величина та напрям вектора магнітної індукції однакові в кожній точці простору, то магнітне поле називають однорідним. Якщо величина та напрямок вектора магнітної індукції в кожній точці не змінюються з часом, то таке поле називають постійним.

Величина магнітної індукціїу будь-якій точці поля прямо пропорційна силі струму в провіднику, що створює поле, обернено пропорційна відстані від провідника до цієї точки поля, залежить від властивостей середовища проживання і форми провідника, що створює поле.

, де
НА 2 ; Гн/м - магнітна постійна вакууму,

-відносна магнітна проникність середовища,

-абсолютна магнітна проникність середовища.

Залежно від величини магнітної проникності всі речовини поділяють на три класи:

При збільшенні абсолютної проникності середовища збільшується і магнітна індукція у цій точці поля. Відношення магнітної індукції до абсолютної магнітної проникності середовища – величина постійна для даної точки полі напруженістю.

.

Вектори напруженості та магнітної індукції збігаються у напрямку. Напруженість магнітного поля залежить від властивостей середовища.

Сила Ампера- Сила, з якою магнітне поле діє на провідник зі струмом.

Де l- Довжина провідника, - Кут між вектором магнітної індукції та напрямом струму.

Напрямок сили Ампера визначають за правилу лівої руки: ліву руку мають так, щоб складова вектора магнітної індукції, перпендикулярна провіднику, входила в долоню, чотири витягнутих пальця направити по струму, тоді відігнутий на 90 0 великий палець вкаже напрям сили Ампера.

Результат дії сили Ампера – рух провідника у цьому напрямі.

Е слі = 90 0 то F = max, якщо = 0 0 F = 0.

Сила Лоренца– сила дії магнітного поля на заряд, що рухається.

, де q - заряд, v - швидкість його руху, - Кут між векторами напруженості та швидкості.

Сила Лоренца завжди перпендикулярна векторам магнітної індукції та швидкості. Напрямок визначають за правилу лівої руки(пальці - за рухом позитивного заряду). Якщо напрям швидкості частки перпендикулярно лініям магнітної індукції однорідного магнітного поля, то частка рухається по колу без зміни кінетичної енергії.

Оскільки напрям сили Лоренца залежить від знака заряду, її використовують для поділу зарядів.

Магнітний потік– величина, що дорівнює числу ліній магнітної індукції, які проходять через будь-який майданчик, розташований перпендикулярно до ліній магнітної індукції.

, де - кут між магнітною індукцією та нормаллю (перпендикуляром) до площі S.

Одиниця виміру- Вебер [Вб].

Способи вимірювання магнітного потоку:

Зміна орієнтації майданчика в магнітному полі (зміна кута)

Зміна площі контуру, поміщеного в магнітне поле

Зміна сили струму, що створює магнітне поле

Зміна відстані контуру від джерела магнітного поля

Зміна магнітних властивостейсередовища.

Ф арадей реєстрував електричний струм у контурі, що не містить джерела, але знаходився поряд з іншим контуром, що містить джерело. Причому струм у першому контурі виникав у таких випадках: при будь-якій зміні струму в контурі А, при відносному переміщенні контурів, при внесенні до контуру А залізного стрижня, при русі щодо контуру Б постійного магніту. Спрямований рух вільних зарядів (струм) виникає лише в електричному полі. Отже, магнітне поле, що змінюється, породжує електричне поле, яке і приводить в рух вільні зарядипровідника. Це електричне поле називають індукованимабо вихровим.

Відмінності вихрового електричного поля від електростатичного:

Джерело вихрового поля - магнітне поле, що змінюється.

Лінії напруженості вихрового поля замкнуті.

Робота, що здійснюється цим полем з переміщення заряду по замкнутому контуру не дорівнює нулю.

Енергетичною характеристикою вихрового поля є не потенціал, а ЕРС індукції – величина, що дорівнює роботі сторонніх сил (сил не електростатичного походження) по переміщенню одиниці заряду по замкнутому контуру.

.Вимірюється у Вольтах[В].

Вихрове електричне поле виникає при будь-якій зміні магнітного поля, незалежно від того, чи є замкнутий контур, що проводить, чи його немає. Контур дозволяє виявити вихрове електричне поле.

Електромагнітна індукція- це виникнення ЕРС індукції в замкнутому контурі за будь-якої зміни магнітного потоку через його поверхню.

ЕРС індукції у замкнутому контурі породжує індукційний струм.

.

Напрямок індукційного струмувизначають за правилу Ленца: індукційний струм має такий напрям, що створене ним магнітне поле протидіє будь-якій зміні магнітного потоку, що породив цей струм.

Закон Фарадея для електромагнітної індукції: ЕРС індукції в замкнутому контурі прямо пропорційна швидкості зміни магнітного потоку через поверхню обмежену контуром.

Т оки Фуко- Вихрові індукційні струми, що виникають у провідниках великих розмірів, поміщених в магнітне поле, що змінюється. Опір такого провідника мало, оскільки він має велике перетин S, тому струми Фуко може бути великими за величиною, у результаті провідник нагрівається.

Самоіндукція- Це виникнення ЕРС індукції в провіднику при зміні сили струму в ньому.

Провідник із струмом створює магнітне поле. Магнітна індукція залежить від сили струму, отже, власний магнітний потік теж залежить від сили струму.

, де L-коефіцієнт пропорційності, індуктивність.

Одиниця виміруіндуктивності - Генрі [Гн].

Індуктивністьпровідника залежить від його розмірів, форми та магнітної проникності середовища.

Індуктивністьзбільшується при збільшенні довжини провідника, індуктивність витка більша за індуктивність прямого провідника такої ж довжини, індуктивність котушки (провідника з великим числом витків) більше індуктивності одного витка, індуктивність котушки збільшується, якщо в неї вставити залізний стрижень.

Закон Фарадея для самоіндукції:
.

ЕРС самоіндукції прямо пропорційна швидкості зміни струму.

ЕРС самоіндукціїпороджує струм самоіндукції, який завжди перешкоджає будь-якій зміні струму в ланцюзі, тобто, якщо струм збільшується, струм самоіндукції спрямований в протилежний бік, при зменшенні струму в ланцюзі, струм самоіндукції спрямований у той самий бік. Чим більша індуктивність котушки, тим більше ЕРС самоіндукції виникає в ній.

Енергія магнітного полядорівнює роботі, яку здійснює струм для подолання ЕРС самоіндукції за час, поки струм зростає від нуля до максимального значення.

.

Електромагнітні коливання– це періодичні зміни заряду, сили струму та всіх характеристик електричного та магнітного полів.

Електрична коливальна система(Коливальний контур) складається з конденсатора і котушки індуктивності.

Умови виникнення коливань:

Систему треба вивести із стану рівноваги, для цього повідомляють заряд конденсатору. Енергія електричного поля зарядженого конденсатора:

.

Система має повертатися у стан рівноваги. Під дією електричного поля заряд переходить з однієї пластини конденсатора на іншу, тобто в ланцюзі виникає електричний струм, що йде по котушці. При збільшенні струму в котушці індуктивності виникає ЕРС самоіндукції, струм самоіндукції спрямований у протилежний бік. Коли струм у котушці зменшується, струм самоіндукції спрямований у той самий бік. Отже, струм самоіндукції прагнути повернути систему до стану рівноваги.

Електричний опір ланцюга має бути малим.

Ідеальний коливальний контурнемає опору. Коливання в ньому називають вільними.

Для будь-якого електричного ланцюга виконується закон Ома, згідно з яким ЕРС, що діє в контурі, дорівнює сумі напруги на всіх ділянках ланцюга. У коливальному контурі джерела струму немає, але в котушці індуктивності виникає ЕРС самоіндукції, яка дорівнює напрузі на конденсаторі.

Висновок: заряд конденсатора змінюється за гармонічним законом.

Напруга на конденсаторі:
.

Сила струму в контурі:
.

Величина
- Амплітуда сили струму.

Відмінність від заряду на
.

Період вільних коливаньу контурі:

Енергія електричного поля конденсатора:

Енергія магнітного поля котушки:

Енергії електричного та магнітного полів змінюються за гармонічним законом, але фази їх коливань різні: коли енергія електричного поля максимальна, енергія магнітного поля дорівнює нулю.

Повна енергія коливальної системи:
.

У ідеальному контуріповна енергія не змінюється.

У процесі коливань енергія електричного поля повністю перетворюється на енергію магнітного поля і навпаки. Значить енергія у будь-який час дорівнює або максимальної енергії електричного поля, або максимальної енергії магнітного поля.

Реальний коливальний контурмістить опір. Коливання в ньому називають загасаючими.

Закон Ома набуде вигляду:

За умови, що загасання мало (квадрат власної частоти коливань набагато більше квадрата коефіцієнта загасання) логарифмічний декремент загасання:

При сильному згасанні (квадрат власної частоти коливань менше квадрата коефіцієнта коливань):

Це рівняння визначає процес розрядки конденсатора на резистор. За відсутності індуктивності коливань не виникне. За таким законом змінюється напруга на обкладках конденсатора.

Повна енергіяв реальному контурі зменшується, тому що на опір при проходженні струму виділяється теплота.

Перехідний процес- процес, що виникає в електричних ланцюгахпід час переходу від одного режиму роботи до іншого. Оцінюється часом ( ), протягом якого параметр, що характеризує перехідний процес зміниться в раз.

Для контура з конденсатором та резистором:
.

Теорія Максвелла про електромагнітне поле:

1 положення:

Будь-яке змінне електричне поле породжує вихрове магнітне. Змінне електричне поле було названо Максвеллом струмом зміщення, так як воно подібно до звичайного струму викликає магнітне поле.

Для виявлення струму зміщення розглядають проходження струму системою, в яку включений конденсатор з діелектриком.

Щільність струму усунення:
. Щільність струму спрямована у бік зміни напруженості.

Перше рівняння Максвелла:
- Вихрове магнітне поле породжується як струмами провідності (які рухаються електричними зарядами) так і струмами зміщення (змінним електричним полем Е).

2 положення:

Будь-яке змінне магнітне поле породжує вихрове електричне поле – основний закон електромагнітної індукції.

Друге рівняння Максвелла:
- пов'язує швидкість зміни магнітного потоку крізь будь-яку поверхню та циркуляцію вектора напруженості електричного поля, що виникає при цьому.

Будь-який провідник зі струмом створює у просторі магнітне поле. Якщо постійний струм (не змінюється з часом), то і пов'язане з ним магнітне поле теж постійне. Струм, що змінюється створює змінне магнітне поле. Усередині провідника із струмом існує електричне поле. Отже, електричне поле, що змінюється, створює магнітне поле, що змінюється.

Магнітне поле вихрове, тому що лінії магнітної індукції завжди замкнуті. Величина напруженості магнітного поля Н пропорційна швидкості зміни напруженості електричного поля . Напрямок вектору напруженості магнітного поля пов'язано із зміною напруженості електричного поля правилом правого гвинта: праву руку стиснути в кулак, великий палець направити у бік зміни напруженості електричного поля, тоді зігнуті 4 пальці вкажуть напрямок ліній напруженості магнітного поля.

Будь-яке магнітне поле, що змінюється, створює вихрове електричне поле., лінії напруженості якого замкнуті і розташовані в площині перпендикулярної напруженості магнітного поля.

Величина напруженості Е вихрового електричного поля залежить від швидкості зміни магнітного поля . Напрямок вектора пов'язаний із напрямом зміни магнітного підлогу Н правилом лівого гвинта: ліву руку стиснути в кулак, великий палець направити у бік зміни магнітного поля, зігнуті чотири пальці вкажуть напрямок ліній напруженості вихрового електричного поля.

Сукупність пов'язаних один з одним вихрових електричного та магнітного полів представляють електромагнітне поле. Електромагнітне поле залишається у місці зародження, а поширюється у просторі як поперечної електромагнітної хвилі.

Електромагнітна хвиля– це поширення у просторі пов'язаних друг з одним вихрових електричного і магнітного полів.

Умови виникнення електромагнітної хвилі- Рух заряду з прискоренням.

Рівняння електромагнітної хвилі:

- циклічна частота електромагнітних коливань

t- час від початку коливань

l-відстань від джерела хвилі до цієї точки простору

- швидкість поширення хвилі

Час руху хвилі від джерела до цієї точки.

Вектори Е і Н електромагнітної хвилі перпендикулярні один одному і швидкості поширення хвилі.

Джерело електромагнітних хвиль– провідники, якими протікають швидкозмінні струми (макроизлучатели), і навіть збуджені атоми і молекули (микроизлучатели). Чим більша частота коливань, тим краще випромінюються у просторі електромагнітні хвилі.

Властивості електромагнітних хвиль:

Усі електромагнітні хвилі – поперечні

У однорідному середовищіелектромагнітні хвилі поширюються із постійною швидкістю, яка залежить від властивостей середовища:

- відносна діелектрична проникність середовища

- діелектрична постійна вакууму,
Ф/м, Кл 2/нм 2

- відносна магнітна проникність середовища

- магнітна постійна вакууму,
НА 2 ; Гн/м

Електромагнітні хвилі відбиваються від перешкод, поглинаються, розсіюються, заломлюються, поляризуються, дифрагують, інтерферують.

Об'ємна щільність енергіїелектромагнітного поля складається з об'ємних щільностейенергії електричного та магнітного полів:

Щільність потоку енергії хвиль – інтенсивність хвилі:

-вектор Умова-Пойнтінга.

Всі електромагнітні хвилі розташовані в ряд за частотами або довжинами хвиль (
). Цей ряд – шкала електромагнітних хвиль.

Низькочастотні коливання. 0 - 10 4 Гц. Отримують у генераторах. Вони погано випромінюються

Радіохвилі. 10 4 - 10 13 Гц. Випромінюються твердими провідниками, якими проходять швидкозмінні струми.

Інфрачервоне випромінювання– хвилі, що випромінюються всіма тілами при температурі понад 0 К, завдяки внутрішньоатомним та всередині молекулярним процесам.

Видиме світло - хвилі, що впливають на око, викликаючи зорове відчуття. 380-760 нм

Ультрафіолетове випромінювання. 10 – 380 нм. Видимий світло і УФ виникають при зміні руху електронів зовнішніх оболонок атома.

Рентгенівське випромінювання. 80 - 10-5 нм. Виникає за зміни руху електронів внутрішніх оболонок атома.

Гамма-випромінювання. Виникає під час розпаду ядер атомів.