Электромагнитное поле

«Царство науки не знает предела
Всюду следы её вечных побед,
Разума слово и дело,
Сила и свет»
Яков Полонский
поэт XIX века

Повторение:
Что такое электрическое поле? Чем оно создается? На что действует?
Что такое магнитное поле? Где оно возникает? На что действует?
Что такое электромагнитное поле? Чем оно создается? Где возникает? Как распространяется?

Джеймс Клерк Максвелл
Он в 24 года становится профессором, а в 29 лет – академиком.
Он создал теорию ЭМ волн.
Он был глубоко убежден в реальности существования ЭМ волн, но он не дожил до их экспериментального обнаружения.
Лишь через 10 лет после его смерти ЭМ волны были экспериментально получены Г.Герцем.

Максвелл предположил, что переменное электрическое поле (индукционное) порождает переменное магнитное поле.

Переменное магнитное поле создает переменное электрическое поле и наоборот. Возникает система взаимно перпендикулярных изменяющихся электрических и магнитных полей, захватывающих все большие и большие области пространства. Так возникает электромагнитное поле.
Е
Е
Е
В
В

Максвелл выразил законы электромагнитного поля в виде системы 4 дифференциальных уравнений. Из них следовало существование ЭМ волн, впоследствии экспериментально открытых Герцем.

ЭМ поле распространяется в виде ЭМ волн
Существование электромагнитных волн было предсказано М. Фарадеем в 1832.
Майкл Фарадей

Электромагнитные волны - электромагнитные колебания, распространяющиеся в пространстве с конечной скоростью.
Дж. Максвелл в 1865 теоретически показал, что электромагнитные колебания не остаются локализованными в пространстве, а распространяются в вакууме со скоростью света во все стороны от источника.

.
Распространение линейно поляризованной электромагнитной волны. Вектора напряжённости электрического поля E и напряжённости магнитного поля H перпендикулярны между собой и по отношению к направлению распространению света.

Правило правого винта:
Если вращать буравчик от Е к В, то поступательное движение буравчика покажет направление распространения ЭМ волны.

Скорость ЭМ волны:
V
=
1
√ ξ ξ0 μ μ0
ЭМ волны излучаются колеблющимися зарядами. При этом заряды движутся с ускорением. Наличие ускорения – главное условие излучения ЭМ волн.
Векторы В и Е в ЭМ волне взаимно перпендикулярны друг другу и перпендикулярны направлению распространения волны.
ЭМ волна – поперечная!

Максвелл высказал предположение об электромагнитной природе света (1865) и показал, что скорость любых других электромагнитных волн в вакууме равна скорости света.
Из теории Максвелла вытекало, что электромагнитные волны производят давление, которое было экспериментально установлено в 1899 П. Н. Лебедевым.

Герц Генрих Рудольф
(22.2.1857, Гамбург, — 1.1.1894, Бонн), немецкий физик.
Работы Герца по электродинамике сыграли огромную роль в развитии науки и техники и обусловили возникновение беспроволочной телеграфии, радиосвязи, телевидения, радиолокации.

Герц в 1886—89 экспериментально доказал существование электромагнитных волн и исследовал их свойства (отражение от зеркал, преломление в призмах и т.д.). Электромагнитные волны Г. получал с помощью изобретённого им вибратора.
Герц подтвердил выводы максвелловской теории о том, что скорость распространения электромагнитных волн в воздухе равна скорости света.
Герц изучал также распространение электромагнитных волн в проводнике и указал способ измерения скорости их распространения.

Свойства ЭМ волн:
Преломление и отражение.
Поперечность.
Скорость ЭМ волн в вакууме равна скорости света.
Скорость ЭМ волн в других средах ниже, чем скорость света в вакууме.
При переходе их одной среды в другую, частота волны не изменяется!
Плотность энергии в ЭМ волне равна плотности энергии магнитного поля.

Плотность энергии ЭМ поля в распространяющейся в вакууме волне пропорциональна квадрату электрической напряженности: W= Wэл +WМ = ξ0Е2.
Интенсивность ЭМ волны пропорциональна среднему квадрату напряженности электрического поля в волне: I= сξ0Е2.
Интенсивность пропорциональна четвертой степени ее частоты: I= ν4.