Электромагнитные колебания

Периодические изменения во времени электрического заряда (силы тока, напряжения) называются электромагнитными колебаниями.

Колебательным контуром называется система, состоящая из соединенных конденсатора и катушки индуктивности. Если конденсатор зарядить, то в колебательном контуре будут происходить колебания тока, заряда, электрического поля в конденсаторе, магнитного поля в катушке, индуктивного тока, который возникает при прохождении тока по катушке вследствие явления самоиндукции.

Уравнения гармонического колебания заряда:

.

Колебания тока:

.

Период электромагнитных колебаний, которые возникают в колебательном контуре, зависит от индуктивности катушки и электроемкости конденсатора. Эту зависимость установил Томсон. Формула Томсона .

Колебания, которые возникают в колебательном контуре, являются затухающими, так как провода обладают сопротивлением, и это ведет к превращению энергии электромагнитного поля во внутреннюю энергию проводника. Кроме того, часть энергии излучается в пространство в виде электромагнитных волн.

Переменное магнитное поле порождает переменное электрическое поле, которое в свою очередь порождает магнитное поле. Электрические и магнитные поля являются проявлениеми единого целого, которое может быть названо электромагнитным полем. Электромагнитное поле – особая форма материи, существующее реально, независимо от наших знаний о нем.

Электромагнитное поле распространяется в пространстве в виде электромагнитных волн. Эти волны излучаются колеблющимися заряженными частицами, которые при этом движутся с ускорением. Материальность электромагнитных волн можно показать, используя воздействие их на вещественные объекты. Так, если поднести к ламповому генератору лампочку, встроенную в колебательный контур, то она загорится.

Короткие радиоволны распространяются на большие расстояния за счет многократных отражений от ионосферы и поверхности Земли. Именно с помощью коротких волн можно осуществить радиосвязь на любых расстояниях между радиостанциями на Земле. Ультракороткие радиоволны проникают сквозь ионосферу и почти не огибают поверхности Земли. Поэтому они используются для радиосвязи в пределах прямой видимости, а также для связи с космическими кораблями. Средние и длинные волны используются для радиосвязи на больших расстояниях. Электромагнитные волны обладают следующими свойствами: распространяются прямолинейно, способны преломляться, отражаться, им присущи явления дифракции, интерференции, поляризации.

Радиолокацией называется способ обнаружения объектов с помощью радиоволн. Впервые явления радиолокации было обнаружено А.С. Поповым и предложены им для использования в практических целях.

Трансформатор – это устройство, предназначенное для повышения или понижения электрического напряжения переменного тока. Он состоит из замкнутого ферромагнитного (стального) сердечника, на который надеты несколько катушек с проволочными обмотками.

Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции. При прохождении переменного тока по первичной обмотке в сердечнике появляется переменный магнитный поток, который возбуждает ЭДС индукции во вторичных обмотках. В ферромагнитном сердечнике сосредоточено магнитное поле так, что магнитный поток существует практически только внутри сердечника.

Повышая с помощью трансформатора напряжение в несколько раз, мы во столько же раз уменьшаем силу тока.

Существуют трансформаторы бытовые и силовые. Бытовые трансформаторы широко применяются в радио-и телевизионной технике, в в быту. Силовые трансформаторы установлены на линии электропередач для повышения или понижения напряжения, на подстанциях, в трансформаторных будках.

ЛЕКЦИЯ 10