Магнітне поле постійних струмів. Енергія магнітного поля

Магнітне поле постійних струмів.

Магнітне поле — складова електромагнітного поля, за допомогою якої здійснюється взаємодія між рухомими електрично-зарядженими частинками

Магнітне поле постійних струмів різної конфігурації вивчалося

експериментально французькими ученими Ж. Біо і Ф. Саваром. Вони прийшли до висновку, що індукція магнітного поля струмів, що течуть по

провідникові, визначається сумісною дією всіх окремих ділянок провідника.

Для магнітного поля є справедливим принцип суперпозиції:

Якщо магнітне поле створюється декількома провідниками зі

струмом, то індукція результуючого поля є векторна сума індукцій полів,

що створюються кожним провідником окремо.

Енергія магнітного поля.

Провідник, по якому протікає електричний струм, завжди оточений магнітним полем, причому магнітне поле появляється і зникає разом з появою і зникненням струму. Отже, частина енергії струму йде на створення магнітного поля.

Енергія магнітного поля дорівнює роботі, яка затрачається струмом на створення цього поля.

Енергія магнітного поля в просторі задається формулою

Відповідно, густина енергії магнітного поля дорівнює

Енергія магнітного поля провідника зі струмом дорівнює:

де I - сила струму, а L - індуктивність, що залежить від форми провідника.

 

 

Електромагнітні хвилі і їх характер. Ефект Доплера

Електромагнітна хвиля — процес розповсюдження електромагнітної взаємодії в просторі.

У вакуумі електромагнітна хвиля розповсюджується із швидкістю, яка називається швидкістю світла. Згідно із основним постулатом теорії відносності швидкість світла є максимально можливою швидкістю передачі інформації чи руху тіла. Ця швидкість складає 299 792 458 м/с, або 3·10⁸ м/с.

Електромагнітна хвиля характеризується частотою. Розрізняють лінійну частоту ν й циклічну частоту ω = 2πν. В залежності від частоти електромагнітні хвилі належать до одного із спектральних діапазонів.

Іншою характеристикою електромагнітної хвилі є хвильовий вектор k. Хвильовий вектор визначає напрямок розповсюдження електромагнітної хвилі, а також її довжину. Абсолютне значення хвильового вектора називають хвильовим числом.

Довжина електромагнітної хвилі

де k - хвильове число.

Довжина електромагнітної хвилі зв'язана з частотою через закон дисперсії. У порожнечі цей зв'язок простий:

Часто дане співвідношення записують у вигляді

Електромагнітні хвилі із однаковою частотою й хвильовим вектором можуть розрізнятися фазою.

Ефект Доплера - явище зміни частоти хвилі, яка випромінюється рухомим джерелом

де ν частота хвилі, яку фіксує нерухомий спостерігач, — частота коливань у рухомому джерелі, s — швид. розповс. хвилі, v — швид. джерела. Знак залежить від напрямку руху джерела відносно спостерігача.

Для хвиль, що розповсюдж. в якому-небудь сер-щі, потрібно брати до уваги рух джерела і приймача хвиль щодо цього сер-ща. Для електромагнітних хвиль у вакуумі має значення тільки відносний рух джерела і приймача.

Якщо джерело хвиль рухається щодо сер-ща, то довжина хвилі залежить від швидк. і напряму руху. Якщо джерело рухається у напрямку до приймача то довжина хвилі зменш., якщо віддаляється - довжина хвилі збільш.:

де - частота, з якою джерело випускає хвилі, - швид. пошир. хвиль в сер-щі, - швид. джерела хвиль щодо сер-ща.

Частота, реєстрована нерухомим приймачем

Для нерухомого джерела і рухомого приймача , де - швид. приймача щодо сер-ща.

Формула для заг. випадку:

У випадку електромагнітних хвиль у порожнечі сер-ща розповсюдження хвилі не існує. Відносна швидкість джерела й спостерігача залишається єдиною характеристикою руху. де c — швидкість світла.

Релятивістський ефект Доплера

де - с швидкість світла, - швидкість джерела відносно приймача, - кут між напрямком на джерело і вектором швидкості в системі відліку приймача. Якщо джерело віддаляється, то , якщо наближається -