ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
15
i
i
i
+ +
Е
Е
1
B
B
1
0
Рис. 2
Способ передачи электрического поля заключается в возникнове-
нии токов проводимости. Однако наряду с этим существует и другой
процесс передачи поля, который в очень многих явлениях играет глав-
ную роль. Он был открыт Максвеллом и состоит в распространении
электромагнитных волн.
Рассмотрим это явление качественно. По теории Максвелла, из-
меняющееся электрическое поле вызывает появление магнитного поля.
Величина и направление этого магнитного поля соответствуют полю,
созданному током с плотностью
dt
Ed
dt
Dd
j
см
0
ε
==
(принято ε=1). Так как вектор
D
иногда называют электрическим сме-
щением, то величина
см
j
названа плотностью тока смещения. Несмот-
ря на то что
см
j
не связана с движением электрических зарядов, ее на-
зывают плотностью тока, так как она имеет характерное свойство тока –
способность порождать магнитное поле.
Пусть поле
E
увеличивается, то есть 0>
dt
Ed
и направление тока
смещения i совпадает с направлением
E
. Применяя правило буравчика,
находим, что магнитное поле
B
направлено так, как показано на рис. 2.
Согласно теории Максвелла, изменяющееся магнитное поле вы-
зывает появление вихревого электрического поля. Поэтому в следую-
щий момент времени возникает электрическое поле
1
E
. Оно будет на-
правлено так же, как индукционный ток, который возник бы в замкну-
том проводнике под действием возрастающего поля B
(рис. 2). Возрас-
16
тающее электрическое поле
1
E
вызовет появление магнитного поля
1
B
.
Из рис. 2 видно, что поле
1
E
в точке 0 направлено противоположно по-
лю
E
, а значит, будет уничтожать это поле, a
1
B
будет уничтожать поле
B
. Поэтому первоначальное поле
E
и вызванное им поле
B
исчезнут,
но зато появятся поля
1
E
и
1
B
в соседней точке линии I (рис. 3). Дальше
аналогично. Возрастающее поле
1
B
вызовет появление вихревого элек-
трического поля
2
Е
, а оно, увеличиваясь, приведет к возникновению
магнитного поля
2
B
. Поля
2
Е
и
2
B
уничтожают поля
1
E
и
1
B
в точке 1
и появляются в соседней точке 2, еще более удаленной от первоначаль-
ного возмущения (рис. 3).
Поэтому электрические и магнитные поля, взаимно превращаясь
и поддерживая друг друга, будут распространяться вдоль линии. Этот
процесс подобен распространению механического импульса вдоль ре-
зинового шнура или струны и поэтому называется распространением
электромагнитного импульса.
i
+
Е
1
Е
2
B
1
B
2
1
Е
2
υ
Рис. 3
Из рис. 2 видно, что направления полей
E
и
B
перпендикулярны
друг другу и скорости распространения волны
υ
.
E
⊥ B
⊥
υ
, т. е. эти
три вектора связаны правилом буравчика.
Таким образом, существуют два различных способа передачи по-
ля: с помощью токов проводимости и при помощи токов смещения
(электромагнитных волн). Если быстрота изменения полей мала (малые
частоты), то токами смещения можно пренебречь по сравнению с тока-
ми проводимости. В этом случае электрические
явления существенно
зависят от сопротивления линии. Если же поля изменяются быстро
i тающее электрическое поле E1 вызовет появление магнитного поля B1 .
i i
Из рис. 2 видно, что поле E1 в точке 0 направлено противоположно по-
Е Е1 лю E , а значит, будет уничтожать это поле, a B1 будет уничтожать поле
B . Поэтому первоначальное поле E и вызванное им поле B исчезнут,
B B1
но зато появятся поля E1 и B1 в соседней точке линии I (рис. 3). Дальше
аналогично. Возрастающее поле B1 вызовет появление вихревого элек-
+ +
трического поля Е2 , а оно, увеличиваясь, приведет к возникновению
0
магнитного поля B2 . Поля Е2 и B2 уничтожают поля E1 и B1 в точке 1
Рис. 2
и появляются в соседней точке 2, еще более удаленной от первоначаль-
ного возмущения (рис. 3).
Способ передачи электрического поля заключается в возникнове-
Поэтому электрические и магнитные поля, взаимно превращаясь
нии токов проводимости. Однако наряду с этим существует и другой
и поддерживая друг друга, будут распространяться вдоль линии. Этот
процесс передачи поля, который в очень многих явлениях играет глав-
процесс подобен распространению механического импульса вдоль ре-
ную роль. Он был открыт Максвеллом и состоит в распространении
зинового шнура или струны и поэтому называется распространением
электромагнитных волн.
электромагнитного импульса.
Рассмотрим это явление качественно. По теории Максвелла, из-
меняющееся электрическое поле вызывает появление магнитного поля. i
Величина и направление этого магнитного поля соответствуют полю,
созданному током с плотностью Е1 Е2
dD dE υ
jсм = = ε0
dt dt B1 B2
(принято ε=1). Так как вектор D иногда называют электрическим сме-
щением, то величина jсм названа плотностью тока смещения. Несмот- Е2 +
ря на то что jсм не связана с движением электрических зарядов, ее на- 1
зывают плотностью тока, так как она имеет характерное свойство тока – Рис. 3
способность порождать магнитное поле.
Пусть поле E увеличивается, то есть dE dt > 0 и направление тока Из рис. 2 видно, что направления полей E и B перпендикулярны
друг другу и скорости распространения волны υ . E ⊥ B ⊥ υ , т. е. эти
смещения i совпадает с направлением E . Применяя правило буравчика,
три вектора связаны правилом буравчика.
находим, что магнитное поле B направлено так, как показано на рис. 2. Таким образом, существуют два различных способа передачи по-
Согласно теории Максвелла, изменяющееся магнитное поле вы- ля: с помощью токов проводимости и при помощи токов смещения
зывает появление вихревого электрического поля. Поэтому в следую- (электромагнитных волн). Если быстрота изменения полей мала (малые
щий момент времени возникает электрическое поле E1 . Оно будет на- частоты), то токами смещения можно пренебречь по сравнению с тока-
правлено так же, как индукционный ток, который возник бы в замкну- ми проводимости. В этом случае электрические явления существенно
том проводнике под действием возрастающего поля B (рис. 2). Возрас- зависят от сопротивления линии. Если же поля изменяются быстро
15 16
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- …
- следующая ›
- последняя »
