Przepływ jest mierzony. Istota magnetyzmu: strumień magnetyczny, definicja, właściwości, ogólna charakterystyka

Przepływ wektora indukcji magnetycznej B przez dowolną powierzchnię. Strumień magnetyczny przez mały obszar dS, w którym wektor B pozostaje niezmieniony, jest równy dФ = ВndS, gdzie Bn jest rzutem wektora na normalną do obszaru dS. Strumień magnetyczny F przez końcówkę... ... Wielki słownik encyklopedyczny

STRUMIEŃ MAGNETYCZNY- (strumień indukcji magnetycznej), strumień F wektora magnetycznego. indukcja B przez k.l. powierzchnia. M. p. dФ przez mały obszar dS, w granicach którego wektor B można uznać za niezmieniony, wyraża się przez iloczyn wielkości obszaru i rzutu Bn wektora na ... ... Encyklopedia fizyczna

strumień magnetyczny- Wielkość skalarna równa strumieniowi indukcji magnetycznej. [GOST R 52002 2003] Strumień magnetyczny Strumień indukcji magnetycznej przez powierzchnię prostopadłą do pola magnetycznego, definiowany jako iloczyn indukcji magnetycznej w danym punkcie przez powierzchnię... ... Przewodnik tłumacza technicznego

STRUMIEŃ MAGNETYCZNY- (symbol F), miara siły i zasięgu POLA MAGNETYCZNEGO. Strumień przez obszar A pod kątem prostym do tego samego pola magnetycznego wynosi Ф = mHA, gdzie m to PRZEPUSZCZALNOŚĆ magnetyczna ośrodka, a H to natężenie pola magnetycznego. Gęstość strumienia magnetycznego to strumień... ... Naukowy i techniczny słownik encyklopedyczny

STRUMIEŃ MAGNETYCZNY- strumień Ф wektora indukcji magnetycznej (patrz (5)) B przez powierzchnię S prostopadłą do wektora B w jednorodnym polu magnetycznym. Jednostka SI strumienia magnetycznego (cm) ... Wielka encyklopedia politechniczna

STRUMIEŃ MAGNETYCZNY- wielkość charakteryzująca efekt magnetyczny na daną powierzchnię. Pole magnetyczne mierzy się liczbą linii sił magnetycznych przechodzących przez daną powierzchnię. Techniczny słownik kolejowy. M.: Transport państwowy... ... Techniczny słownik kolejowy

Strumień magnetyczny- wielkość skalarna równa strumieniowi indukcji magnetycznej... Źródło: ELECTRICAL ENGINEERING. TERMINY I DEFINICJE PODSTAWOWYCH POJĘĆ. GOST R 52002 2003 (zatwierdzony uchwałą normy państwowej Federacji Rosyjskiej z dnia 01.09.2003 N 3 art.) ... Oficjalna terminologia

strumień magnetyczny- strumień wektora indukcji magnetycznej B przez dowolną powierzchnię. Strumień magnetyczny przez mały obszar dS, w którym wektor B pozostaje niezmieniony, jest równy dФ = BndS, gdzie Bn jest rzutem wektora na normalną do obszaru dS. Strumień magnetyczny F przez końcówkę... ... słownik encyklopedyczny

strumień magnetyczny- , strumień indukcji magnetycznej to strumień wektora indukcji magnetycznej przez dowolną powierzchnię. Dla powierzchni zamkniętej całkowity strumień magnetyczny wynosi zero, co odzwierciedla solenoidalny charakter pola magnetycznego, czyli jego brak w przyrodzie... Encyklopedyczny słownik metalurgii

Strumień magnetyczny- 12. Strumień magnetyczny Strumień indukcji magnetycznej Źródło: GOST 19880 74: Elektrotechnika. Podstawowe koncepcje. Terminy i definicje oryginalny dokument 12 magnetyczny na ... Słownik-podręcznik terminów dokumentacji normatywnej i technicznej

Książki

, Mitkevich V. F.. Książka ta zawiera wiele rzeczy, na które nie zawsze zwraca się należytą uwagę w odniesieniu do strumienia magnetycznego, a które nie zostały jeszcze wystarczająco jasno powiedziane lub nie zostały... Kup za 2252 UAH (tylko Ukraina)
Strumień magnetyczny i jego transformacja, Mitkiewicz V.F.. Książka ta zostanie wyprodukowana zgodnie z Państwa zamówieniem w technologii Print-on-Demand. Ta książka zawiera wiele rzeczy, którym nie zawsze poświęca się należytą uwagę, jeśli chodzi o...

Zasada prawej ręki lub świdra:

Kierunek linii pola magnetycznego i kierunek tworzącego go prądu łączy dobrze znana reguła prawej ręki, czyli świdra, którą wprowadził D. Maxwell i ilustrują poniższe rysunki:

Niewiele osób wie, że świder to narzędzie do wiercenia otworów w drewnie. Dlatego bardziej zrozumiałe jest nazwanie tej zasady zasadą śruby, śruby lub korkociągu. Jednak złapanie za przewód jak na zdjęciu czasami zagraża życiu!

Indukcja magnetyczna B:

Indukcja magnetyczna- jest główną podstawową cechą pola magnetycznego, podobną do wektora natężenia pola elektrycznego E. Wektor indukcji magnetycznej jest zawsze skierowany stycznie do linii magnetycznej i pokazuje jej kierunek oraz siłę. Za jednostkę indukcji magnetycznej w B = 1 T przyjmuje się indukcję magnetyczną jednorodnego pola, w którym odcinek przewodnika o długości l= 1 m, z natężeniem prądu w nim I= 1 A, działa od strony pola maksymalna siła Amper - F= 1 H. Kierunek siły Ampera jest określony przez regułę lewej ręki. W układzie CGS indukcję pola magnetycznego mierzy się w gausach (G), w układzie SI – w teslach (T).

Natężenie pola magnetycznego H:

Inną cechą pola magnetycznego jest napięcie, który jest analogiem wektora przemieszczenia elektrycznego D w elektrostatyce. Określone według wzoru:

Natężenie pola magnetycznego jest wielkością wektorową, jest ilościową cechą pola magnetycznego i nie zależy od właściwości magnetycznych ośrodka. W układzie CGS natężenie pola magnetycznego mierzone jest w oerstedach (Oe), w układzie SI – w amperach na metr (A/m).

Strumień magnetyczny F:

Strumień magnetyczny Ф jest skalarną wielkością fizyczną charakteryzującą liczbę linii indukcji magnetycznej przechodzących przez obwód zamknięty. Rozważmy szczególny przypadek. W jednolite pole magnetyczne, którego wielkość wektora indukcji jest równa ∣B ∣ płaska zamknięta pętla obszar S. Normalna n do płaszczyzny konturu tworzy kąt α z kierunkiem wektora indukcji magnetycznej B. Strumień magnetyczny przez powierzchnię to wielkość Ф, określona zależnością:

Ogólnie strumień magnetyczny definiuje się jako całkę wektora indukcji magnetycznej B przez skończoną powierzchnię S.

Warto zauważyć, że strumień magnetyczny przez dowolną zamkniętą powierzchnię wynosi zero (twierdzenie Gaussa o polach magnetycznych). Oznacza to, że linie pola magnetycznego nie załamują się nigdzie, tj. pole magnetyczne ma charakter wirowy, a także, że nie jest możliwe istnienie ładunków magnetycznych, które wytwarzałyby pole magnetyczne w taki sam sposób, w jaki ładunki elektryczne wytwarzają pole elektryczne. W SI jednostką strumienia magnetycznego jest Weber (Wb), w układzie CGS jest to Maxwell (Mx); 1 Wb = 10 8 μs.

Definicja indukcyjności:

Indukcyjność jest współczynnikiem proporcjonalności pomiędzy prądem elektrycznym płynącym w dowolnym obwodzie zamkniętym a strumieniem magnetycznym wytwarzanym przez ten prąd, przez powierzchnię, której obwód ten jest krawędzią.

W przeciwnym razie indukcyjność jest współczynnikiem proporcjonalności we wzorze na samoindukcję.

W jednostkach SI indukcyjność mierzy się w henrach (H). Obwód ma indukcyjność jednego henra, jeśli przy zmianie prądu o jeden amper na sekundę na zaciskach obwodu pojawi się samoindukcyjne pole elektromagnetyczne o wartości jednego wolta.

Termin „indukcyjność” został zaproponowany przez Olivera Heaviside’a, angielskiego naukowca-samouka w 1886 roku. Mówiąc najprościej, indukcyjność jest właściwością przewodnika przewodzącego prąd polegającą na gromadzeniu energii w polu magnetycznym, co jest równoważne pojemności pola elektrycznego. Nie zależy to od wielkości prądu, ale tylko od kształtu i wielkości przewodnika, przez który płynie prąd. Aby zwiększyć indukcyjność, przewodnik jest nawinięty cewki, do których obliczeń przeznaczony jest program

Elektryczny moment dipolowy
Ładunek elektryczny
Indukcja elektryczna
Pole elektryczne
Potencjał elektrostatyczny

Magnetostatyka
Prawo Biota-Savarta-Laplace'a Prawo Ampera Moment magnetyczny Pole magnetyczne Strumień magnetyczny Indukcja magnetyczna

Elektrodynamika
Potencjał wektorowy Dipol Potencjały Lienarda-Wiecherta Siła Lorentza Prąd polaryzacji Indukcja jednobiegunowa Równania Maxwella Elektryczność Siła elektromotoryczna Indukcja elektromagnetyczna Promieniowanie elektromagnetyczne Pole elektromagnetyczne

Obwód elektryczny
Prawo Ohma Prawa Kirchhoffa Indukcyjność Falowód radiowy Rezonator Pojemność elektryczna Przewodnictwo elektryczne Opór elektryczny Impedancja elektryczna

Znani naukowcy
Henry’ego Cavendisha Michael Faraday Nikola Tesla Andre-Marie Ampère Gustava Roberta Kirchhoffa James Clerk (Clark) Maxwell Henryk Rudolf Hertz Alberta Abrahama Michelsona Roberta Andrewsa Millikena

Zobacz też: Portal:Fizyka

Strumień magnetyczny- wielkość fizyczna równa iloczynowi wielkości wektora indukcji magnetycznej $\vec B$ przez obszar S i cosinus kąta α pomiędzy wektorami $\vec B$ i normalne $\mathbf(n)$ . Przepływ $\Phi_B$ jako całka wektora indukcji magnetycznej $\vec B$ przez powierzchnię końcową S wyznacza się poprzez całkę powierzchniową:

{{{1}}}

W tym przypadku element wektora d S powierzchnia S zdefiniowana jako

{{{1}}}

Kwantyzacja strumienia magnetycznego

Wartości strumienia magnetycznego Φ przechodzącego

Napisz recenzję o artykule "Strumień magnetyczny"

Spinki do mankietów

Fragment charakteryzujący strumień magnetyczny

„C"est bien, mais ne demenagez pas de chez le Prince Vasile. Il est bon d'avoir un ami comme le Prince" - powiedziała, uśmiechając się do księcia Wasilija. - J'en sais quelque wybrał. N'est ce pas? [To dobrze, ale nie oddalaj się od księcia Wasilija. Dobrze jest mieć takiego przyjaciela. Wiem coś na ten temat. Czyż nie?] A ty wciąż jesteś taki młody. Potrzebujesz porady. Nie złość się na mnie, że korzystam z praw starych kobiet. „Umilkła, jak zawsze milczą kobiety, oczekując czegoś, gdy powiedzą o swoich latach. – Jeśli wyjdziesz za mąż, to inna sprawa. – I połączyła je w jedno spojrzenie. Pierre nie patrzył na Helenę, a ona nie patrzyła na niego. Ale ona wciąż była mu strasznie bliska. Wymamrotał coś i zarumienił się.
Wracając do domu, Pierre długo nie mógł zasnąć, myśląc o tym, co mu się przydarzyło. Co się z nim stało? Nic. Właśnie uświadomił sobie, że kobieta, którą znał jako dziecko, o której w roztargnieniu mówił: „Tak, jest dobra”, kiedy mu powiedziano, że Helena jest piękna, zdał sobie sprawę, że ta kobieta może należeć do niego.
„Ale ona jest głupia, sam to mówiłem, że jest głupia” – pomyślał. „W uczuciu, które we mnie wzbudziła, jest coś paskudnego, coś zabronionego”. Powiedzieli mi, że jej brat Anatole był w niej zakochany, a ona w nim zakochana, że to cała historia i że Anatole został z tego odesłany. Jej bratem jest Hipolit... Jej ojcem jest książę Wasilij... To niedobrze” – pomyślał; i w tym samym czasie, gdy tak rozumował (te rozumowania wciąż pozostawały niedokończone), uśmiechnął się i uświadomił sobie, że zza pierwszego wyłania się kolejny ciąg rozumowań, że jednocześnie myśli o jej znikomości i marzy o jak będzie jego żoną, jak może go kochać, jak może być zupełnie inna i jak wszystko, co o niej myślał i słyszał, może nie być prawdą. I znowu nie widział w niej jakiejś córki księcia Wasilija, ale całe jej ciało, okryte jedynie szarą sukienką. „Ale nie, dlaczego ta myśl nie przyszła mi do głowy wcześniej?” I znowu powiedział sobie, że to niemożliwe; że coś obrzydliwego, nienaturalnego, jak mu się wydawało, byłoby nieuczciwe w tym małżeństwie. Przypomniał sobie jej poprzednie słowa, spojrzenia i słowa i spojrzenia tych, którzy widzieli ich razem. Przypomniał sobie słowa i spojrzenia Anny Pawłownej, gdy opowiadała mu o domu, przypomniał sobie tysiące takich wskazówek od księcia Wasilija i innych, i ogarnęło go przerażenie, czy już w jakiś sposób związał się z realizacją takiego zadania , co oczywiście nie było dobre i czego nie powinien robić. Ale jednocześnie, gdy wyrażał tę decyzję przed sobą, z drugiej strony jego duszy wyłonił się jej obraz z całym swym kobiecym pięknem.

W listopadzie 1805 roku książę Wasilij miał udać się na audyt w czterech województwach. Zaaranżował dla siebie to spotkanie, aby jednocześnie odwiedzić swoje zrujnowane posiadłości i zabierając ze sobą (w miejscu swojego pułku) syna Anatolija, udali się z nim do księcia Mikołaja Andriejewicza Bołkońskiego, aby poślubić jego syna córce tego bogatego starca. Ale przed wyjazdem i tymi nowymi sprawami książę Wasilij musiał rozwiązać sprawy z Pierrem, który jednak ostatnio całe dnie spędzał w domu, to znaczy z księciem Wasilijem, z którym mieszkał, był zabawny, podekscytowany i głupi ( jak powinien być zakochany) w obecności Heleny, ale nadal się nie oświadczył.

Książki

, Mitkevich V. F.. Książka ta zawiera wiele rzeczy, na które nie zawsze zwraca się należytą uwagę w odniesieniu do strumienia magnetycznego, a które nie zostały jeszcze wystarczająco jasno powiedziane lub nie zostały... Kup za 2252 UAH (tylko Ukraina)
Strumień magnetyczny i jego transformacja, Mitkiewicz V.F.. Książka ta zostanie wyprodukowana zgodnie z Państwa zamówieniem w technologii Print-on-Demand. Ta książka zawiera wiele rzeczy, którym nie zawsze poświęca się należytą uwagę, jeśli chodzi o...

Strumień magnetyczny (strumień linii indukcji magnetycznej) przez kontur jest liczbowo równy iloczynowi wielkości wektora indukcji magnetycznej przez obszar ograniczony konturem i cosinus kąta między kierunkiem wektora indukcji magnetycznej a normalną do powierzchni ograniczonej tym konturem.

Wzór na pracę siły Ampera podczas ruchu prostego przewodnika ze stałym prądem w jednorodnym polu magnetycznym.

Zatem pracę wykonaną przez siłę Ampera można wyrazić w postaci prądu w poruszanym przewodniku i zmiany strumienia magnetycznego w obwodzie, w którym ten przewodnik jest podłączony:

Indukcyjność pętli.

Indukcyjność - fizyczny wartość liczbowa równa samoindukcyjnemu emf występującemu w obwodzie, gdy prąd zmienia się o 1 amper w ciągu 1 sekundy.
Indukcyjność można również obliczyć ze wzoru:

gdzie Ф jest strumieniem magnetycznym w obwodzie, I jest natężeniem prądu w obwodzie.

Jednostki indukcyjności SI:

Energia pola magnetycznego.

Pole magnetyczne ma energię. Tak jak w naładowanym kondensatorze znajduje się rezerwa energii elektrycznej, tak istnieje rezerwa energii magnetycznej w cewce, przez którą przepływa prąd.

Indukcja elektromagnetyczna.

Indukcja elektromagnetyczna - zjawisko występowania prądu elektrycznego w obwodzie zamkniętym, gdy zmienia się przepływający przez niego strumień magnetyczny.

Eksperymenty Faradaya. Wyjaśnienie indukcji elektromagnetycznej.

Jeśli zbliżysz magnes trwały do cewki lub odwrotnie (ryc. 3.1), w cewce pojawi się prąd elektryczny. To samo dzieje się z dwiema blisko rozmieszczonymi cewkami: jeśli do jednej z cewek zostanie podłączone źródło prądu przemiennego, wówczas prąd przemienny pojawi się także w drugiej, ale efekt ten najlepiej będzie widoczny, jeśli obie cewki zostaną połączone rdzeniem

Zgodnie z definicją Faradaya eksperymenty te mają następujące cechy wspólne: Jeżeli strumień wektora indukcyjnego przenikającego przez zamknięty, przewodzący obwód zmienia się, wówczas w obwodzie pojawia się prąd elektryczny.

Zjawisko to nazywa się fenomenem Indukcja elektromagnetyczna , a prąd jest wprowadzenie. W tym przypadku zjawisko jest całkowicie niezależne od sposobu zmiany strumienia wektora indukcji magnetycznej.

Formuła e.m.f. Indukcja elektromagnetyczna.

indukowany emf w zamkniętej pętli jest wprost proporcjonalna do szybkości zmian strumienia magnetycznego przez obszar ograniczony tą pętlą.

Reguła Lenza.

Reguła Lenza

Indukowany prąd powstający w obwodzie zamkniętym z jego polem magnetycznym przeciwdziała zmianie strumienia magnetycznego, która go powoduje.

Samoindukcja i jej wyjaśnienie.

Samoindukcja- zjawisko występowania indukowanego emf w obwodzie elektrycznym w wyniku zmiany natężenia prądu.

Zamknięcie obwodu
Kiedy w obwodzie elektrycznym nastąpi zwarcie, prąd wzrasta, co powoduje wzrost strumienia magnetycznego w cewce i pojawia się wirowe pole elektryczne, skierowane przeciw prądowi, tj. W cewce powstaje emf samoindukcyjny, który zapobiega wzrostowi prądu w obwodzie (pole wirowe hamuje elektrony).
W rezultacie L1 zapala się później niż L2.

Otwarty obwód
Po otwarciu obwodu elektrycznego prąd maleje, następuje zmniejszenie strumienia w cewce i pojawia się wirowe pole elektryczne, skierowane jak prąd (starający się utrzymać tę samą siłę prądu), tj. W cewce powstaje samoindukowany emf, utrzymujący prąd w obwodzie.
W rezultacie L miga jasno po wyłączeniu.

w elektrotechnice zjawisko samoindukcji objawia się przy zamykaniu obwodu (prąd elektryczny stopniowo wzrasta) i przy otwieraniu obwodu (prąd elektryczny nie zanika natychmiast).

Formuła e.m.f. samoindukcja.

Samoindukcyjne emf zapobiega wzrostowi prądu, gdy obwód jest włączony, i zmniejszeniu prądu, gdy obwód jest otwarty.

Pierwsze i drugie postanowienie teorii pola elektromagnetycznego Maxwella.

1. Każde przemieszczone pole elektryczne generuje wirowe pole magnetyczne. Maxwell nazwał zmienne pole elektryczne, ponieważ podobnie jak zwykły prąd wytwarza pole magnetyczne. Wirowe pole magnetyczne generowane jest zarówno przez prądy przewodzenia Ipr (poruszające się ładunki elektryczne), jak i prądy przemieszczenia (poruszane pole elektryczne E).

Pierwsze równanie Maxwella

2. Każde przemieszczone pole magnetyczne generuje wirowe pole elektryczne (podstawowe prawo indukcji elektromagnetycznej).

Drugie równanie Maxwella:

Promieniowanie elektromagnetyczne.

Fale elektromagnetyczne, promieniowanie elektromagnetyczne- zaburzenie (zmiana stanu) pola elektromagnetycznego rozchodzącego się w przestrzeni.

3.1. Fala - Są to wibracje rozchodzące się w przestrzeni w czasie.
Fale mechaniczne mogą rozchodzić się tylko w jakimś ośrodku (substancji): w gazie, w cieczy, w ciele stałym. Źródłem fal są ciała oscylacyjne, które powodują deformację środowiska w otaczającej przestrzeni. Warunkiem koniecznym pojawienia się fal sprężystych jest pojawienie się w momencie zakłócenia ośrodka sił uniemożliwiających mu zwłaszcza sprężystość. Mają tendencję do zbliżania sąsiednich cząstek, gdy się oddalają, i odpychania ich od siebie, gdy się zbliżają. Siły sprężyste, działające na cząstki oddalone od źródła zakłócenia, zaczynają je wytrącać z równowagi. Fale podłużne charakterystyczne tylko dla mediów gazowych i ciekłych, ale poprzeczny– także do ciał stałych: powodem tego jest to, że cząstki tworzące te ośrodki mogą się swobodnie poruszać, ponieważ nie są one sztywno zamocowane, w przeciwieństwie do ciał stałych. W związku z tym wibracje poprzeczne są zasadniczo niemożliwe.

Fale podłużne powstają, gdy cząstki ośrodka oscylują, zorientowane wzdłuż wektora propagacji zaburzenia. Fale poprzeczne rozchodzą się w kierunku prostopadłym do wektora uderzenia. W skrócie: jeśli w ośrodku odkształcenie spowodowane zaburzeniem objawia się w postaci ścinania, rozciągania i ściskania, to mówimy o ciele stałym, dla którego możliwe są zarówno fale podłużne, jak i poprzeczne. Jeśli pojawienie się zmiany jest niemożliwe, środowisko może być dowolne.

Każda fala rozchodzi się z określoną prędkością. Pod prędkość fali zrozumieć prędkość propagacji zakłócenia. Ponieważ prędkość fali jest wartością stałą (dla danego ośrodka), droga, którą przebyła fala, jest równa iloczynowi prędkości i czasu jej propagacji. Zatem, aby znaleźć długość fali, należy pomnożyć prędkość fali przez okres jej oscylacji:

Długość fali - odległość pomiędzy dwoma najbliższymi sobie punktami w przestrzeni, w której drgania występują w tej samej fazie. Długość fali odpowiada okresowi przestrzennemu fali, to znaczy odległości, jaką „pokonuje” punkt o stałej fazie w przedziale czasu równym okresowi oscylacji

Numer fali(nazywane również częstotliwość przestrzenna) jest stosunkiem 2 π radian na długość fali: przestrzenny analog częstotliwości kołowej.

Definicja: liczba fali k jest szybkością wzrostu fazy fali φ według współrzędnych przestrzennych.

3.2. Fala płaska - fala, której przód ma kształt samolotu.

Rozmiar czoła fali płaskiej jest nieograniczony, wektor prędkości fazowej jest prostopadły do czoła. Fala płaska jest szczególnym rozwiązaniem równania falowego i wygodnym modelem: fala taka nie istnieje w przyrodzie, ponieważ czoło fali płaskiej zaczyna się i kończy w , co oczywiście nie może istnieć.

Równanie dowolnej fali jest rozwiązaniem równania różniczkowego zwanego równaniem falowym. Równanie falowe funkcji zapisuje się jako:

Gdzie

· - Operator Laplace'a;

· - żądana funkcja;

· - promień wektora żądanego punktu;

· - prędkość fali;

· - czas.

powierzchnia fali - miejsce geometryczne punktów ulegających zakłóceniom uogólnionej współrzędnej w tej samej fazie. Szczególnym przypadkiem powierzchni fali jest czoło fali.

A) Fala płaska jest falą, której powierzchnie fal są zbiorem płaszczyzn równoległych do siebie.

B) Fala sferyczna to fala, której powierzchnie fal są zbiorem koncentrycznych kul.

Promień- powierzchnia liniowa, normalna i falowa. Kierunek rozchodzenia się fali odnosi się do kierunku promieni. Jeśli ośrodek propagacji fali jest jednorodny i izotropowy, promienie są proste (a jeśli fala jest płaska, są to równoległe linie proste).

Pojęcie promienia w fizyce jest zwykle używane tylko w optyce geometrycznej i akustyce, ponieważ gdy występują efekty, które nie są badane w tych kierunkach, znaczenie pojęcia promienia zostaje utracone.

3.3. Charakterystyka energetyczna fali

Ośrodek, w którym rozchodzi się fala, posiada energię mechaniczną, będącą sumą energii ruchu wibracyjnego wszystkich jego cząstek. Energię jednej cząstki o masie m 0 oblicza się ze wzoru: E 0 = m 0 Α 2 ω 2/2. Jednostkowa objętość ośrodka zawiera n = P/m 0 cząstek (ρ - gęstość ośrodka). Dlatego jednostkowa objętość ośrodka ma energię w р = nЕ 0 = ρ Α 2 ω 2 /2.

Wolumetryczna gęstość energii(W р) - energia ruchu wibracyjnego cząstek ośrodka zawarta w jednostce jego objętości:

Przepływ energii(F) - wartość równa energii przenoszonej przez falę przez daną powierzchnię w jednostce czasu:

Natężenie fali lub gęstość strumienia energii(I) - wartość równa przepływowi energii przenoszonej przez falę przez jednostkę powierzchni prostopadłą do kierunku propagacji fali:

3.4. Fala elektromagnetyczna

Fala elektromagnetyczna- proces propagacji pola elektromagnetycznego w przestrzeni.

Warunek wystąpienia fale elektromagnetyczne. Zmiany pola magnetycznego zachodzą, gdy zmienia się natężenie prądu w przewodniku, a natężenie prądu w przewodniku zmienia się, gdy zmienia się prędkość ruchu w nim ładunków elektrycznych, tj. gdy ładunki poruszają się z przyspieszeniem. W związku z tym fale elektromagnetyczne powinny powstawać w wyniku przyspieszonego ruchu ładunków elektrycznych. Gdy prędkość ładowania wynosi zero, istnieje tylko pole elektryczne. Przy stałej prędkości ładowania powstaje pole elektromagnetyczne. Przy przyspieszonym ruchu ładunku emitowana jest fala elektromagnetyczna, która rozchodzi się w przestrzeni ze skończoną prędkością.

Fale elektromagnetyczne rozchodzą się w materii ze skończoną prędkością. Tutaj ε i μ to przenikalność dielektryczna i magnetyczna substancji, ε 0 i μ 0 to stałe elektryczne i magnetyczne: ε 0 = 8,85419·10 –12 F/m, μ 0 = 1,25664·10 –6 H/m.

Prędkość fal elektromagnetycznych w próżni (ε = μ = 1):

Główna charakterystyka Ogólnie uważa się, że promieniowanie elektromagnetyczne obejmuje częstotliwość, długość fali i polaryzację. Długość fali zależy od prędkości propagacji promieniowania. Grupowa prędkość propagacji promieniowania elektromagnetycznego w próżni jest równa prędkości światła, w innych ośrodkach prędkość ta jest mniejsza.

Promieniowanie elektromagnetyczne dzieli się zazwyczaj na zakresy częstotliwości (patrz tabela). Pomiędzy zakresami nie ma ostrych przejść, czasem się pokrywają, a granice między nimi są dowolne. Ponieważ prędkość propagacji promieniowania jest stała, częstotliwość jego oscylacji jest ściśle związana z długością fali w próżni.

Interferencja fal. Spójne fale. Warunki spójności fal.

Długość ścieżki optycznej (OPL) światła. Zależność pomiędzy różnicą O.D.P. fale z różnicą faz oscylacji wywołanych przez fale.

Amplituda powstałych oscylacji w przypadku interferencji dwóch fal. Warunki maksimów i minimów amplitudy podczas interferencji dwóch fal.

Prążki interferencyjne i wzór interferencyjny na płaskim ekranie oświetlonym przez dwie wąskie, długie równoległe szczeliny: a) światło czerwone, b) światło białe.

1) INTERFERENCJA FALI- taka superpozycja fal, w której w jednych punktach przestrzeni następuje ich wzajemne wzmocnienie, stabilne w czasie, a w innych osłabienie, w zależności od zależności pomiędzy fazami tych fal.

Niezbędne warunki obserwować zakłócenia:

1) fale muszą mieć te same (lub zbliżone) częstotliwości, aby obraz powstający w wyniku superpozycji fal nie zmieniał się w czasie (lub nie zmieniał się zbyt szybko, aby można go było zarejestrować w czasie);

2) fale muszą być jednokierunkowe (lub mieć podobny kierunek); dwie prostopadłe fale nigdy nie będą kolidować (spróbuj dodać dwie prostopadłe fale sinusoidalne!). Innymi słowy, dodawane fale muszą mieć identyczne wektory falowe (lub ściśle skierowane).

Fale, dla których te dwa warunki są spełnione, nazywane są falami ZGODNY. Czasami nazywany jest pierwszy warunek spójność czasowa, drugi - spójność przestrzenna.

Rozważmy jako przykład wynik dodania dwóch identycznych sinusoid jednokierunkowych. Będziemy zmieniać jedynie ich względne przesunięcie. Innymi słowy, dodajemy dwie spójne fale, które różnią się jedynie fazami początkowymi (albo ich źródła są przesunięte względem siebie, albo jedno i drugie).

Jeśli sinusoidy zostaną umieszczone w taki sposób, że ich maksima (i minima) pokrywają się w przestrzeni, ulegną wzajemnemu wzmocnieniu.

Jeśli sinusoidy zostaną przesunięte względem siebie o pół okresu, maksima jednego spadną na minima drugiego; sinusoidy zniszczą się nawzajem, to znaczy nastąpi ich wzajemne osłabienie.

Matematycznie wygląda to tak. Dodaj dwie fale:

Tutaj x 1 I x 2- odległość od źródeł fali do punktu w przestrzeni, w którym obserwujemy wynik superpozycji. Kwadrat amplitudy powstałej fali (proporcjonalnej do intensywności fali) jest określony wzorem:

Maksimum tego wyrażenia wynosi 4A 2, minimalna - 0; wszystko zależy od różnicy faz początkowych i tzw. różnicy dróg fali :

Kiedy w danym punkcie przestrzeni zostanie zaobserwowane maksimum interferencji, a kiedy - minimum interferencji.

W naszym prostym przykładzie źródła fal i punkt w przestrzeni, w którym obserwujemy interferencję, leżą na tej samej linii prostej; wzdłuż tej linii wzór interferencji jest taki sam dla wszystkich punktów. Jeśli odsuniemy punkt obserwacyjny od linii prostej łączącej źródła, znajdziemy się w obszarze przestrzeni, w którym wzór interferencji zmienia się z punktu na punkt. W tym przypadku będziemy obserwować interferencję fal o jednakowych częstotliwościach i bliskich wektorach falowych.

2)1. Długość drogi optycznej jest iloczynem długości geometrycznej d drogi fali świetlnej w danym ośrodku i bezwzględnego współczynnika załamania światła tego ośrodka n.

2. Różnica fazowa dwóch spójnych fal z jednego źródła, z których jedna przebywa długość drogi w ośrodku o absolutnym współczynniku załamania światła, a druga - długość drogi w ośrodku o absolutnym współczynniku załamania światła:

gdzie , , λ jest długością fali światła w próżni.

3) Amplituda powstałych oscylacji zależy od wielkości zwanej różnica uderzeń fale

Jeżeli różnica dróg jest równa całkowitej liczbie fal, wówczas fale docierają do punktu w fazie. Po dodaniu fale wzmacniają się wzajemnie i wytwarzają oscylację o dwukrotnie większej amplitudzie.

Jeżeli różnica dróg jest równa nieparzystej liczbie półfali, wówczas fale docierają do punktu A w przeciwfazie. W tym przypadku znoszą się one, amplituda powstałych oscylacji wynosi zero.

W innych punktach przestrzeni obserwuje się częściowe wzmocnienie lub osłabienie powstałej fali.

4) Doświadczenie Junga

W 1802 r. angielski naukowiec Tomasz Młody przeprowadził doświadczenie, w którym zaobserwował interakcję światła. Światło z wąskiej szczeliny S, spadł na ekran z dwiema blisko rozmieszczonymi szczelinami S 1 I S2. Przechodząc przez każdą ze szczelin wiązka światła rozszerzała się, a na białym ekranie wiązki światła przechodzące przez szczeliny S 1 I S2, pokrywały się. W obszarze nakładania się wiązek światła zaobserwowano wzór interferencyjny w postaci naprzemiennych pasów jasnych i ciemnych.

Implementacja interferencji światła z konwencjonalnych źródeł światła.

Interferencja światła na cienkiej folii. Warunki maksymalnej i minimalnej interferencji światła na kliszy w świetle odbitym i przechodzącym.

Prążki interferencyjne o jednakowej grubości i prążki interferencyjne o równym nachyleniu.

1) Zjawisko interferencji obserwuje się w cienkiej warstwie niemieszających się cieczy (nafty lub oleju na powierzchni wody), w bańkach mydlanych, benzynie, na skrzydłach motyli, w zmatowionych kolorach itp.

2) Zakłócenia występują, gdy początkowa wiązka światła rozdziela się na dwie wiązki, gdy przechodzi przez cienką warstwę, np. warstwę nałożoną na powierzchnię soczewek powlekanych. Promień światła przechodzący przez warstwę o grubości zostanie odbity dwukrotnie - od jej wewnętrznej i zewnętrznej powierzchni. Odbite promienie będą miały stałą różnicę faz równą dwukrotności grubości folii, co spowoduje, że promienie staną się spójne i będą interferować. Całkowite wygaszenie promieni nastąpi przy , gdzie jest długość fali. Jeśli nm, wówczas grubość folii wynosi 550:4 = 137,5 nm.