Электромагнитные колебания.
Электрический колебательный контур. Формула Томсона. Электромагнитные
колебания могут возникать в цепи, содержащей индуктивность L и емкость
C . Такая цепь называется колебательным контуром. Возбудить колебания
в таком контуре можно, например, предварительно зарядив конденсатор
от внешнего источника напряжения, соединить его затем с катушкой индуктивности.
Свободные затухающие колебания.
Добротность колебательного контура. Всякий реальный колебательный контур
обладает сопротивлением. Энергия электрических колебаний в таком контуре
постепенно расходуется на нагревание сопротивления, переходя в джоулево
тепло, вследствие чего колебания затухают.
Вынужденные электрические колебания.
Метод векторных диаграмм. Если в цепь электрического контура, содержащего
емкость, индуктивность и сопротивление, включить источник переменной
ЭДС, то в нем, наряду с собственными затухающими колебаниями, возникнут
незатухающие вынужденные колебания. Частота этих колебаний совпадает
с частотой изменения переменной ЭДС.
Резонансные явления в колебательном
контуре. Резонанс напряжений и резонанс токов.
Общие свойства и характеристики
волновых процессов. Волновое уравнение. Типы и характеристики волн.
Процесс распространения колебаний в пространстве называется волновым
процессом или просто волной. Волны различной природы (звуковые, упругие,
электромагнитные) описываются сходными дифференциальными уравнениями
в частных производных второго порядка по пространственно-временным переменным.
Уравнение, описывающее волновой процесс, называется волновым уравнением,
функция, которая удовлетворяет этому уравнению – волновой функцией.
Электромагнитные волны.
Из уравнений Максвелла следует, что если возбудить с помощью зарядов
переменное электрическое или магнитное поле, в окружающем пространстве
возникнет последовательность взаимных превращений электрического и магнитного
полей, распространяющихся в виде электромагнитной волны. Для однородной
нейтральной (ρ=0) и непроводящей (
) среды с постоянными проницаемостями ε и μ,
волновое уравнение, описывающее электромагнитную волну, распадается
на два независимых векторных уравнения соответственно для электрического
и магнитного
полей:
,
.
Энергия и импульс электромагнитной
волны. Вектор Пойнтинга. Распространение электромагнитной волны
сопровождается переносом энергии и импульса электромагнитного поля.
Чтобы убедиться в этом, умножим скалярно первое уравнение Максвелла
в дифференциальной форме на
, а третье – также скалярно
на
, и вычтем
полученные результаты один из другого
Стоячие волны. При наложении
двух встречных волн с одинаковой амплитудой возникают стоячие волны.
Возникновение стоячих волн имеет место, например, при отражении волн
от преграды. Падающая на преграду волна и бегущая ей навстречу отраженная
волна, налагаясь друг на друга, дают стоячую волну
Контрольные вопросы для самопроверки
Основные уравнения магнитостатики
в вакууме.
Что такое вихревое электрическое
поле? Какими свойствами оно обладает?
Механические волны Определить
расстояние между соседними точками волны, находящимися в одинаковых
фазах, если волна распространяется со скоростью 330 м/с, а частота колебаний
равна 256 Гц.
Метод Рёмера Скорость света
определяется аналогично скорости распространения волнь любой природы.
Методы измерения скорости разделяются на астрономические и лабораторные.
Один из астрономических методов, метод Ремера, осно ван на наблюдении
промежутков времени Т между двумя последовательными за тмениями спутника
Юпитера Ио . Запаздывание Т затмения в момент наибольшего удаления Земли
от Юпитера по сравнению с моментом наибольшего сближения двух планет
(точки Ю и 3) связано с тем, что свет, распространяясь с конечной скоростью
с, проходит за время ЛГ расстояние, равное диаметру орбиты Земли Современные
данные для ЛТ=16,5 мин приводят к значению с, близкому к с=300000 км/с.
Колебательный контур В
колебательном контуре, представленном на рис. 45.1, емкость конденсатора
равна C, а индуктивность катушки – L. Конденсатор предварительно заряжен
до напряжения Uo. Написать зависимость заряда на конденсаторе и силы
тока в катушке от времени после замыкания ключа.
Лабораторная работа Измерение
силы тока и напряжения в цепях постоянного тока Задача посвящена
знакомству с техникой измерений силы тока и напряжения в цепи постоянного
тока с помощью широко распространенных в лабораторной практике приборов:
многопредельных стрелочных и электронных вольтметров, амперметров, комбинированных
приборов (тестеров).
При выполнении задачи используются
различные электроизмерительные приборы, описания и инструкции по
эксплуатации которых выдаются перед работой. Перед началом измерений
все приборы нужно подготовить к работе согласно их инструкциям. В случае
использования для измерений ламповых, транзисторных или цифровых вольтметров,
то до начала измерений, после прогрева приборов в течение около десяти
минут, необходимо выполнить проверку правильности установки нулевых
значений.