Применение электромагнитных волн в быту

Введение

Волна — это вибрация, которая распространяется в пространстве со временем. Электромагнитное излучение (электромагнитные волны) — это возмущение электрических и магнитных полей, распространяющихся в пространстве. В зависимости от длины волны различают гамма-, рентгеновские, ультрафиолетовые лучи, видимый свет, инфракрасные лучи, радиоволны и низкочастотные электромагнитные колебания. Электромагнитные волны возникают из-за того, что переменное электрическое поле генерирует переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, генерирует переменное электрическое поле.

Источники электромагнитного
излучения. Несмотря на физические различия, все источники электромагнитного
излучения, будь то радиоактивный материал, лампочка накаливания или
телевизионный передатчик, возбуждаются при движении, ускоряя электрический
заряд. Существует два основных типа источников. В «микроскопических»
источниках заряженные частицы внутри атомов или молекул скачут с одного
энергетического уровня на другой. Излучатели этого типа излучают гамма-,
рентгеновское, ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное излучение, а в
некоторых случаях даже более длинные волны (примером последнего является линия
в спектре водорода, которая соответствует длине волны 21 см и играет важную
роль в радиоастрономии). Источники второго типа можно описать как
макроскопические. В этих источниках свободные электроны проводников
осуществляют синхронные периодические колебания. Электрическая система может
иметь различные конфигурации и размеры. Системы этого типа генерируют излучение
в диапазоне от миллиметров до самых длинных волн (в линиях электропередачи).

Излучение и распространение
электромагнитных волн. Ускоренный электрический заряд и прерывисто изменяющиеся
токи воздействуют друг на друга с определенной силой. Величина и направление
этих сил зависят от таких факторов, как конфигурация и размер области,
содержащей заряды и токи, величина и относительное направление токов,
электрические свойства среды, а также изменения концентрации зарядов и
распределения тока источника. В силу сложности постановки общей задачи закон
силы не может быть представлен в виде единой формулы. Структура, известная как
электромагнитное поле, которое при желании можно рассматривать как чисто
математический объект, определяется распределением токов и зарядов,
генерируемых данным источником, с учетом граничных условий, определяемых формой
поверхности взаимодействия и свойствами материала. Когда речь идет о
неограниченном пространстве, эти условия дополняются специальным граничным
условием — условием излучения. Последнее гарантирует «правильное»
поведение поля в бесконечности.

Изобретение радио А.С. Поповым

Александр Попов был одним из
первых в России, кто изучал электромагнитные волны. Он начал с повторения
экспериментов Герца, но затем нашел более надежный и чувствительный метод
получения электромагнитных волн.

Попов использовал
когерентность как часть, непосредственно регистрирующую электромагнитные волны
(от лат. — «когерентность» — «связь»). Это устройство
представляет собой стеклянную трубку с двумя электродами. Внутри трубы есть
небольшие металлические опилки.

Влияние электрических
разрядов на металлические порошки является основой работы когезионной
установки. Все происходит следующим образом: В нормальных условиях опилки имеют
тенденцию плохо соприкасаться друг с другом, так что когезионный блок имеет
высокое сопротивление. Входящая электромагнитная волна генерирует
высокочастотный переменный ток в поглотителе. Опилки спекаются крошечными
искрами, колеблющимися между ними. В результате сопротивление ядра резко падает
с 100000 до 1000 — 500 Ом, т.е. в 100-200 раз. После этого необходимо вернуть
прибору высокое сопротивление. Ты можешь сделать это, просто встряхнув его. Но
устройство должно работать автоматически для беспроводной связи. Поэтому А.С.
Попов использовал звонок, чтобы встряхнуть когерентное устройство после
получения сигнала. Сработало реле, зазвонил звонок, и когерентное устройство
получило «легкое встряхивание», которое ослабило сцепление между
металлической стружкой, и они были готовы к приему следующего сигнала.

А.С. Попов создал первую
антенну для беспроводной связи, заземлив один из проводов сердечника и соединив
другой проводом высокого уровня. Это повысило чувствительность прибора, так как
при заземлении проводящая поверхность земли превращается в часть разомкнутой
колебательной цепи.

Основные принципы современных
радиоприемников такие же, как и у аппарата А.С. Попова. У них также есть
антенна, в которой входящая волна вызывает очень слабые электромагнитные
колебания. Энергия этих колебаний не используется непосредственно для
приемника. Такие слабые сигналы управляют источниками энергии, питающими
следующие цепи. Они управляются полупроводниковыми компонентами.

Впервые А.С. Попов
продемонстрировал действие своего прибора 7 мая 1895 г. на заседании Русского
физико-химического общества в Санкт-Петербурге. Это устройство стало первым в
мире радиоприемником, а 7 мая — днем рождения радиостанции. И сейчас в России это
празднуется ежегодно.

Изобретатель продолжал
совершенствовать приемник с целью создания устройства для передачи сигналов на
большие расстояния. Первоначально радиосвязь была установлена на расстоянии 250
метров. Вскоре удалось достичь дальности связи более 600 метров. Затем, во
время маневров Черноморского флота в 1899 году ученый установил радиосвязь на
расстоянии более 20 км, а к 1901 году дальность радиосвязи уже составляла 150
км.

Способ записи сигнала был
изменен. Параллельно с вызовом был активирован телеграфный аппарат. Это
позволило включить автоматическую запись сигналов.

Также была использована новая
конструкция передатчика. Была создана резонансная цепь, индуктивно связанная с
антенной и настроенная на резонанс. Введен искровой зазор.

Вскоре при участии А.С.
Попова началось внедрение радиосвязи в ВМФ и армии России. В начале 1900 года
радиосвязь успешно использовалась при проведении спасательных операций в
Финском заливе. Через 5 лет после строительства первого приемника была введена
в эксплуатацию обычная линия беспроводной связи на расстоянии 40 км.
Продолжались эксперименты и совершенствовалось оборудование, при этом дальность
радиосвязи медленно и постепенно увеличивалась. Благодаря радиограмме, которая
транслировалась зимой 1900 года, удалось спасти рыбаков, которых шторм вытащил
в открытое море.

В двадцатом веке радио стало
самой передовой формой связи.

Общие понятия об электромагнитных волнах

На сегодняшнем уроке мы с вами будем рассматривать такую необходимую тему, как электромагнитные волны

А важной эта тема является хотя бы по тому, что вся наша современная жизнь связана с телевиденьем, радиовещанием и мобильной связью. Поэтому стоить подчеркнуть, что все это осуществляется за счет электромагнитных волн.

Теперь перейдем к более подробному рассмотрению вопроса, связанного с электромагнитными волнами и в первую очередь озвучим определение таких волн.

Как вам уже известно, волной называют распространяющееся в пространстве возмущение, то есть, если где-то какое-то возмущение произошло, и оно распространяется во все стороны, то мы можем говорить, что распространение этого возмущения это и есть не что иное, как волновое явление.

Электромагнитные волны — это такие электромагнитные колебания, которые распространяются в пространстве с конечной скоростью, которая зависит от свойства среды. Иными словами можно сказать, что электромагнитной волной называют распространяющееся в пространстве электромагнитное поле или электромагнитное возмущение.

Давайте свое обсуждение начнем с того, что теорию электромагнитных волн электромагнитного поля впервые создал английский ученый Джеймс Максвелл. Самое интересное и любопытное в этой работе заключается в том, что оказывается электрические и магнитные поля, как вы знаете, и так как было доказано, что они существуют вместе. Но оказывается, они могут существовать и совершенно в отсутствии какого-либо вещества

Вот это очень важное заключение и было сделано в работах Джеймса Клерка Максвелла.

Оказывается, электромагнитное поле может существовать даже там, где отсутствует какое-либо вещество. Вот мы с вами говорили, что звуковые волны присутствуют лишь только там, где есть среда. То есть, колебания, происходящие с частицами, имеют способность передаваться лишь там, где находятся частицы, которые обладают способностью передавать это возмущение.

А вот, что касается электромагнитного поля, то оно может существовать там, где нет вещества, и отсутствуют какие-либо частицы. И так, электромагнитное поле существует в вакууме, значит, из этого следует, что если мы создадим определенные условия и сможем, как бы создать общее электромагнитное возмущение в пространстве, то соответственно это возмущение имеет способность распространяться по всем направлениям. И именно это будет у нас электромагнитная волна.

Первый человек, который смог произвести излучение электромагнитной волны, и прием электромагнитной волны — это был немецкий ученый Генрих Герц. Ему первому удалось создать такую установку по излучению и по приему электромагнитной волны.

Первое, что мы должны здесь сказать, что для излучения электромагнитной волны нам требуется, конечно же, достаточно быстро движущийся электрический заряд. Мы должны создать такое устройство, где будет очень бистро движущийся или ускоренно движущийся электрический заряд.

Генрих Герц, с помощью своих опытов доказал, что для получения мощной и достаточно ощутимой электромагнитной волны, движущийся электрический заряд должен свое колебание осуществлять с очень высокой частотой, то есть порядка нескольких десятков тысяч герц. Также следует подчеркнуть, что если такое колебание происходит у заряда, то вокруг него будет генерироваться переменное электромагнитное поле и распространяться во все стороны. То есть, это и будет электромагнитная волна.

Электромагнитные волны: решение задач

Сначала скажем, что решение задач по любой теме начинается с повторения теории. А если что-то не получается, помните: не нужно брать задачу «с наскока». Лучше почитайте общую памятку по решению физических задач, держите под рукой полезные формулы, и решение обязательно придет (если подумать).

Задача №1 на электромагнитные волны

Условие

Радиостанция работает на частоте 12 МГц. Какова длина излучаемых радиоволн?

Решение

Длина волны и частота и период связаны соотношениями:

ϑ=сλ ;  λ=сϑ=сT

В соответствии с этим, рассчитаем:

λ=3·10812·106=25 м

Ответ: 25 м.

Задача №2 на электромагнитные волны

Условие

Электромагнитная волна с Земли долетает до Марса за 3 минуты и 6 секунд. Каково расстояние до Марса?

Решение

Зная скорость света (скорость электромагнитной волны) и время, вычислим расстояние по простейшей формуле из механики:

S=ctS=3·108·186=56·106 км

Не забываем переводить значения в систему СИ. 3 минуты =180 секунд.

Ответ: 56 миллионов километров.

Задача №3 на электромагнитные волны

Условие

На каком расстоянии s от антенны радиолокатора А находится объект, если отражённый от него радиосигнал возвратился обратно через промежуток времени τ = 200 мкс?

Решение

За время τ сигнал проходит путь 2s (до объекта, и обратно):

2s=cτs=cτ2

Подставим значения, и найдем ответ:

s=3·108·200·10-62=30·103 м=30 км

Ответ: 30 км.

Задача №4 на электромагнитные волны

Условие

Определить длину электромагнитных волн в воздухе, излучаемых колебательным контуром с емкостью 3 нФ и индуктивностью 0,012 Гн. Активное сопротивление контура принять равным нулю.

Решение

Применим формулу для периода колебаний колебательного контура:

T=2πLC

А теперь вспомним, как длина волны связана с периодом колебаний:

λ=сT

Отсюда:

λ=2πсLC

λ=2·3,14·3·108·,012·3·10-9=11,304·103 м

Ответ: 11304 м.

Задача №5 на электромагнитные волны

Условие

В каком диапазоне длин волн может работать приёмник, если ёмкость конденсатора в его колебательном контуре плавно изменяется от C1 = 50 пФ до С2 = 500 пФ, а индуктивность катушки постоянна и равна L = 20 мкГн?

Решение

Длина волны, которую воспринимает радиоприемник, равна:

λ=2πсLC

Соответственно, чтобы узнать диапазон, нужно найти максимальную и минимальную длины волн, соответствующие минимальной и максимальной емкостям конденсатора:

λ1=2πсLC1=2·3,14·3·108·50·10-12·20·10-6=60 мλ2=2πсLC2=2·3,14·3·108·500·10-12·20·10-6=188 м

Приемник работает в диапазоне ультракоротких радиоволн (УКВ).

Ответ: от 60 до 188 м.

Излучение электромагнитных волн

Под излучением электромагнитных волн подразумевают процесс возникновения волны излучающей (электрической) системой. Электромагнитное поле в таком случае называется полем излучения.

Системой с переменным током создается электромагнитное поле переменного типа, следовательно, излучаются и электромагнитные волны. Если система невелика по размерам в сравнении с волновой длиной (λ), тогда излучение будет небольшим. В таких условиях системный ток может считаться квазистационарным. Генерируемые отдельными участками системы с направлениями в разные стороны и равными токами электромагнитные поля будут ослаблять друг друга. Отсюда следует, что общее переменное электромагнитное поле будет стремительно ослабевать, при условии, если расстояние от системы будет увеличено, то есть этой антенной практически не будут излучаться волны.

Для получения электромагнитного излучения можно прибегнуть к ламповым генераторам. С их помощью можно достичь соответствующих колебаний практически любой мощности и обладающие практически правильной синусоидальной формой. Чтобы получить системные колебания, можно прибегнуть к нескольким виткам связи между его половинами ВВ (рис.2), для чего их необходимо расположить около катушки K и дампового генератора Г. Чтобы усилить колебания в антенне, прибегают к резонансу, который делают частоту генератора аналогичной частоте основного вибраторного колебания. Выявление колебаний в приемной антенне осуществляют при помощи детектора или небольшой лампы.

Рис. 2

Опыты Герца подтвердили предсказанные Максвеллом свойства электромагнитных волн. Как пример, опыты продемонстрировали, что волны электромагнитного типа являются поперечными. Электромагнитные волны, подобно световым волнам, отражаются от поверхности раздела пары диэлектриков и металлических поверхностей, а также могут преломляться, переходя через поверхность.

Спустя некоторое время после испытаний Герца электромагнитные волны начали применять в реализации беспроводной связи. Первый радиоприемник, который был способен фиксировать излучение грозовых разрядов, был создан А.С. Поповым. Помимо этого посредством электромагнитных волн выполняется передача изображения (телевидение) и звука (радиовещание), были разработана радиолокация. Такое излучение нашло своё применение в самых разнообразных радиотехнических устройствах.

Задание: Необходимо объяснить, почему колебательные контуры закрытого типа (конденсатор и катушка) не подходят для получения электромагнитного излучения, а также, почему с целью передачи высокочастотного тока прибегают к коаксиальному кабелю?

Решение: Колебательный контур, который включает в себя катушку коэффициента самоиндукции и конденсатор, практически не излучает электромагнитное излучение, поскольку его электромагнитное поле переменного типа локализовано исключительно в пространстве между соленоидом и обкладками конденсатора. В окружающем пространстве поле практически соответствует нулю.

Кабель коаксиального типа состоит из идущего по оси проводника (цилиндра) центрального провода, отделяемого слоем диэлектрика от цилиндрического проводника. Электромагнитное поле кабеля такого типа не выходит за пределы диэлектрика.

Задание: Какова средняя мощность излучения антенны за период?

Решение: для решения необходимо прибегнуть к определению электромагнитного энергетического потока. Учитывая S поверхности сферы и её радиус r получаем:

В последнем выражении была получена мощность потока — энергия излучения антенны за секунду. Мощность излучения в среднем за период будет следующей:

Ответ:

Ссылки

1. Для вакуума, для которого формулируются фундаментальные уравнения, напряженность магнитного поля и магнитная индукция — по сути одно и то же, хотя в некоторых системах единиц (в том числе в СИ) могут отличаться постоянным множителем и даже единицами измерения.
2. Параметр m (масса) в уравнении Клейна-Гордона для электромагнитного поля равен нулю (иначе говоря, это означает, что электромагнитный потенциал подчиняется — в определенной калибровке — просто волновому уравнению. С этим связан факт, что фотон (в вакууме) нельзя — как и любую безмассовую частицу — остановить (а также разогнать или замедлить), он всегда движется с одной и той же скоростью — скоростью света.
3. В наиболее простой интерпретации это означает, что электромагнитное поле непосредственно не взаимодействует само с собой, то есть что электромагнитное не имеет электрического заряда. Фотон не может сам непосредственно излучить или поглотить другой фотон.
4. При применении терминов в узком смысле калибровочными считаются только векторные поля; но мы, во всяком случае, обозначим здесь векторный характер электромагнитного поля явно.
5. Калибровочным электромагнитное поле является при рассмотрении его во взаимодействии с электрически заряженными частицами; понятие калибровочного поля всегда подразумевает подобное взаимодействие (подобное в каком-то смысле; конкретный способ взаимодействия может заметно отличаться).
6. ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫЕ УРОВНИ (ПДУ) ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ (ЭМП) ДИАПАЗОНА ЧАСТОТ 10 60 КГЦ (УТВ. МИНЗДРАВОМ СССР 31.07.1991 N 5803-91), по состоянию на 12 октября 2006 года.

Физика — Поурочные разработки 11 класс — 2017 год

Изучение электромагнитных волн. Опыты Герца — ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ — КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ

Задачи урока: изучить процессы в открытом колебательном контуре; познакомить с фундаментальными опытами Герца и раскрыть их значение; рассмотреть причинно-следственные связи в процессе изучения электромагнитной волны.

Ход урока

I. В начале урока учитель обозначает вопросы, на которые после изучения материала надо будет ответить. Этим достигается мотивация деятельности, одновременно сообщается план работы. Вопросы: что такое электромагнитное поле? В чём значение этого понятия? Как доказать, что электромагнитное поле действительно существует? Как осуществляются электромагнитные взаимодействия? В чём суть гипотезы Максвелла? Как обеспечить интенсивное излучение электромагнитных волн? Каковы основные характеристики электромагнитной волны? От чего они зависят? Какова принципиальная схема опыта Герца? В чём научное и практическое значение опыта? Каково устройство и принцип действия вибратора Герца?

II. Изучение нового материала начинается с выделения определённых понятий.

Задание. Объясните физические явления, происходящие в колебательном контуре (см. рис. 53, 70). Вопросы для обсуждения: изменяется ли электрическое поле внутри конденсатора при его разрядке? Аргументируйте ответ. Можно ли считать это поле вихревым? Порождает ли оно магнитное поле? Может ли переменное магнитное поле порождать вихревое электрическое поле? Излучаются ли в данном случае электромагнитные волны? (Ответ. В принципе происходит излучение волн, но оно практически ничтожно.) Как обеспечить интенсивное излучение волн?

Далее следует рассказ учителя с элементами беседы. Вопросы для организации беседы: может ли равномерно движущийся заряд излучать электромагнитные волны? В каком случае заряд излучает? Зависит ли интенсивность излучения от ускорения? Как можно обеспечить ускоренное движение зарядов? (Ответ. В колебательном процессе.) Как практически получают электромагнитные колебания? От чего зависит частота колебаний? (Формулу записывает на доске ученик.) Как обеспечить распространение в пространстве электромагнитных волн, возникающих лишь локально в области конденсатора?

Далее с помощью рисунка 6.7 учебника вводят понятие об открытом колебательном контуре. Обсуждают вопрос: как подвести энергию в контур, чтобы излучение было непрерывным? (Ответ. Это можно сделать с помощью индуктивной связи — рис. 72.) Как надо менять площадь пластин конденсатора и число витков катушки (чем больше число витков, тем больше индуктивность), чтобы получить высокочастотные колебания? После нескольких предположений учитель формулирует вывод: колебательный контур в этом случае имеет вид, показанный на рисунке 6.8 учебника.

Для удобства подвода энергии и создания электромагнитных колебаний провод разрезают посередине, к частям подводят высокое напряжение (рис. 6.9 учебника). Такое устройство получило название “вибратор Герца”. На рисунке 73, а приведены схемы вибратора I и резонатора II, которые использовал Герц. В качестве резонатора или приёмного вибратора используется проволока с искровым промежутком. В результате опытов было экспериментально доказано существование электромагнитных волн, чем было блестяще подтверждено теоретическое предсказание Максвелла.

Опыт 1. Излучение и приём электромагнитных волн (ДЭ-2, с. 133). Демонстрация аналогична опытам Герца. Для приёма можно использовать приёмник или осциллограф с дипольной антенной. Структурная схема опыта изображена на рисунке 73, б. Роль диполя могут выполнять просто стержни от прибора “Разряд-1”. Обсуждают вопросы: как доказать, что приёмник регистрирует действительно электромагнитную волну от вибратора? (Ответ. Прекратить разряд, экранировать волны металлической пластиной.) Можно ли с помощью установки привести доказательства непрерывности электромагнитного поля?

Опыт 2. Демонстрация некоторых свойств электромагнитных волн. Вопросы для обсуждения: что можно сказать о частоте электромагнитных волн по виду осциллограммы? При каком расположении приёмного диполя волна регистрируется лучше? Как с помощью опыта доказать, что электромагнитное поле переносит энергию? Почему при удалении приёмного диполя амплитуда сигнала ослабевает? Проходит ли волна через металлический экран?

III. В конце урока школьники письменно с помощью учебника отвечают на вопросы. Оценка работы может быть осуществлена по-разному: взаимопроверка, проверка учителем по выбору, домашняя проверка всех работ двумя школьниками.

IV. Домашнее задание: § 36* (часть); П., № 693—695.

ПредыдущаяСледующая

Свободные электромагнитные колебания. Колебательный контур

Электромагнитные колебания — это периодические изменения заряда, силы тока и напряжения, происходящие в электрической цепи. Простейшей системой для наблюдения электромагнитных колебаний служит колебательный контур.

Колебательный контур — это замкнутый контур, образованный последовательно соединенными конденсатором и катушкой.

Сопротивление катушки ​\( R \)​ равно нулю.

Если зарядить конденсатор до напряжения ​\( U_m \)​, то в начальный момент времени ​\( t_1=0 \)​, напряжение на конденсаторе будет равно ​\( U_m \)​. Заряд конденсатора в этот момент времени будет равен ​\( q_m=CU_m \)​. Сила тока равна нулю.

Полная энергия системы будет равна энергии электрического поля:

Конденсатор начинает разряжаться, по катушке начинает течь ток. Вследствие самоиндукции в катушке конденсатор разряжается постепенно.

Ток достигает своего максимального значения ​\( I_m \)​ в момент времени ​\( t_2=T/4 \)​. Заряд конденсатора в этот момент равен нулю, напряжение на конденсаторе равно нулю.

Полная энергия системы в этот момент времени равна энергии магнитного поля:

В следующий момент времени ток течет в том же направлении, постепенно (вследствие явления самоиндукции) уменьшаясь до нуля. Конденсатор перезаряжается. Заряды обкладок имеют заряды, по знаку противоположные первоначальным.

В момент времени ​\( t_3=T/2 \)​ заряд конденсатора равен ​\( q_m \)​, напряжение равно ​\( U_m \)​, сила тока равна нулю.

Полная энергия системы равна энергии электрического поля конденсатора.

Затем конденсатор снова разряжается, но ток через катушку течет в обратном направлении.

В момент времени ​\( t_4=3T/4 \)​ сила тока в катушке достигает максимального значения, напряжение на конденсаторе и его заряд равны нулю. С этого момента ток в катушке начинает убывать, но не сразу (явление самоиндукции). Энергия магнитного поля переходит в энергию электрического поля. Конденсатор начинает заряжаться, и через некоторое время его заряд равен первоначальному, а сила тока станет равной нулю.

Через время, равное периоду ​\( T \)​, система возвращается в начальное состояние. Совершилось одно полное колебание, дальше процесс повторяется.

Важно! Колебания, происходящие в колебательном контуре, – свободные. Они совершаются без какого-либо внешнего воздействия — только за счет энергии, запасенной в контуре

В контуре происходят превращения энергии электрического поля конденсатора в энергию магнитного поля катушки и обратно. В любой произвольный момент времени полная энергия в контуре равна:

где ​\( i, u, q \)​ – мгновенные значения силы тока, напряжения, заряда в любой момент времени.

Эти колебания являются затухающими. Амплитуда колебаний постепенно уменьшается из-за электрического сопротивления проводников.

Что такое электромагнитное излучение?

Классификация электромагнитного излучения базируется на спектре частот, длине волн и поляризации. К поляризованному ЭМИ относится то, где колебания волн осуществляются в одной плоскости. Длина волн может колебаться от 5 пикометров (пм) до десятков километров.

Электрические заряды, находящиеся в движении с ускорением, формируют излучение. Распространение волн происходит как в плотной среде, так и в вакуумной, но скорость распространения ЭМИ в веществе ниже.

Источники электромагнитных излучений

• линии электропередач;
• электротранспорт;
• лифты;
• мобильные, телевизионные и радиовышки;
• трансформаторы.

Низкий уровень излучений характерен для компьютерных дисплеев, бытовых приборов, систем снабжения электроэнергией. Жесткие ионизирующие волны излучает медицинская диагностическая техника (рентген, компьютерная томография). Излучение обладает свойствами волн и частиц, которые хорошо демонстрируют явление фотоэффекта, где энергия каждого электрона определяется частотой, а не интенсивностью падающего света.

Электромагнитное поле производится движущимися зарядами и токами. Теория электромагнитного поля, созданная Максвеллом, поясняет электромагнитную индукцию: изменение магнитного поля в одной точке пространства влечет образование электрического поля и наоборот. Эти порождающие друг друга поля сливаются в единое электромагнитное поле (ЭМП).

Наличие в поле замкнутого проводника приводит к появлению индукционного тока. При максимальной амплитуде тока и направленном вверх векторе скорости положительных зарядов во всех точках антенны заряд, приходящийся на единицу ее длины, равен нулю.

Электромагнитный спектр

Прежде чем переходить к примерам излучения в физике, необходимо отметить, что каждый атом испускает определенные порции энергии. Это происходит потому, что состояния, в которых может находиться электрон в атоме, являются не произвольными, а строго определенными. Соответственно переход между этими состояниями сопровождается излучением определенного количества энергии.

Из атомной физики известно, что фотоны, порождаемые в результате электронных переходов в атоме, обладают энергией, которая прямо пропорциональна их частоте колебаний и обратно пропорциональна длине волны (фотон — это электромагнитная волна, которая характеризуется скоростью распространения, длиной и частотой).

Поскольку атом вещества может испускать только определенный набор энергий, значит, длины волн испущенных фотонов тоже являются конкретными. Набор всех этих длин называется электромагнитным спектром.

Если длина волны фотона лежит между 390 нм и 750 нм, то говорят о видимом свете, поскольку его способен воспринимать человек своими глазами, если длина волны меньше 390 нм, то такие электромагнитные волны обладают большой энергией и называются ультрафиолетовым, рентгеновским или гамма-излучением. Для длин больше 750 нм характерна небольшая энергия фотонов, они носят название инфракрасного, микро- или радиоизлучения.