Электромагнитное поле и электромагнитные волны
⚡ Физика · 9 класс
Электромагнитное поле
Электромагнитное поле — это особый вид материи, посредством которого осуществляется взаимодействие между электрически заряженными телами. Оно объединяет в себе электрическое и магнитное поля, которые являются разными сторонами единого целого.
Английский физик Майкл Фарадей установил, что переменное магнитное поле порождает электрическое (явление электромагнитной индукции). Позже Джеймс Максвелл теоретически показал и обратное: переменное электрическое поле порождает магнитное.
Связь полей
Всякое изменение магнитного поля порождает в окружающем пространстве вихревое электрическое поле, а всякое изменение электрического поля порождает магнитное поле.
Из этой взаимосвязи следует важный вывод: если в какой-то точке возникло переменное электрическое поле, то оно создаёт переменное магнитное, которое снова создаёт электрическое, и так процесс распространяется в пространстве. Возникает электромагнитная волна.
Электромагнитные волны
Электромагнитная волна — это распространяющееся в пространстве переменное электромагнитное поле. В отличие от механических волн, для неё не нужна среда — она может распространяться в вакууме. Именно поэтому свет Солнца доходит до Земли через пустое космическое пространство.
Скорость электромагнитных волн в вакууме равна скорости света:
c = 300 000 км/с = 3·10^8 м/с.
Связь длины волны и частоты
Длина волны λ, частота v и скорость c связаны формулой:
λ = c / v
| Величина | Обозначение | Единица |
|---|---|---|
| Скорость | c | м/с |
| Длина волны | λ | м |
| Частота | v | Гц |
Разобранный пример
Радиостанция работает на частоте v = 100 МГц = 10^8 Гц. Найдём длину волны.
λ = c / v = (3·10^8) / (10^8) = 3 м.
Свойства электромагнитных волн
Электромагнитная волна является поперечной: векторы напряжённости электрического и магнитного полей колеблются перпендикулярно направлению распространения волны и перпендикулярно друг другу. Электромагнитные волны переносят энергию: именно за счёт этого Солнце нагревает Землю. Как и другие волны, они способны отражаться, преломляться и огибать препятствия.
Шкала электромагнитных волн
Электромагнитные волны различаются по длине волны и частоте: радиоволны, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолет, рентгеновское и гамма-излучение. Все они имеют одинаковую природу и движутся в вакууме со скоростью света. Чем меньше длина волны и больше частота, тем выше энергия излучения. Видимый свет занимает лишь узкий участок этой шкалы.
Излучение электромагнитных волн
Электромагнитные волны излучаются заряженными частицами, которые движутся с ускорением. Покоящийся или равномерно движущийся заряд волн не излучает. Поэтому для получения радиоволн в антенне создают переменный ток — заряды в ней колеблются с ускорением и порождают волну. Чем выше частота колебаний заряда, тем эффективнее излучается волна.
Частая ошибка: считать, что электромагнитной волне нужна среда. На самом деле она прекрасно распространяется в вакууме.
Кратко о главном
- Электромагнитное поле объединяет электрическое и магнитное поля.
- Переменное магнитное поле порождает электрическое и наоборот.
- Электромагнитная волна — распространяющееся переменное поле.
- В вакууме её скорость равна скорости света
c = 3·10^8 м/с. - Длина волны и частота связаны:
λ = c / v.