Електричного й магнітного поля не існує окремо, незалежно одне від одного, існує єдине електромагнітне поле.

На частинку, що має заряд q і рухається в електромагнітному

полі, діє узагальнювальна сила Лоренца , яку можна визначити за формулою:

де — електрична складова узагальнювальної сили Лоренца;

— магнітна складова узагальнювальної сили Лоренца.

Відповідно до гіпотези Максвелла змінні електричного й маг­нітного поля не можуть існувати одне без іншого.

Електромагнітне поле має властивість безперервності: якщо в деяких точках A і B простору існує електромагнітне поле, то воно існує й у просторі між цими точками. Електромагнітне поле поширюється в просторі з кінцевою швидкістю, що у вакуумі до­рівнює швидкості поширення світла — 3· 10⁸ м/с.

Зміст самостійної роботи:

Підготувати повідомлення на тему «Д. Максвел та його гіпотези»

Тема 4. Електромагнітні хвилі

План самостійної роботи до теми

№ сам. роботи	Кількість годин на роботу	Теми самостійних робіт
12.		1. Резонанс у колі змінного струму
13.		2. Трансформатор
14.		3. Генератор незатухаючих електромагнітних коливань
15.		4. Досліди Герца
16.		5. Принцип радіотелефонного зв’язку
17.		6. Радіолокація. Телебачення

Резонанс у колі змінного струму

План

1. Умови виникнення резонансу в електрично­му колі.

2. Використання резонансу

Умови виникнення резонансу в електричному колі

В ідеальному коливальному контурі можуть існувати вільні електромагнітні коливання, власна частота яких визначається за формулою Томсона:

З'єднаємо коливальну систему із джерелом змінної напруги — генератором. ЕРС генератора буде створювати в контурі змінний електричний струм, частота якого збігатиметься із частотою змі­ни ЕРС, тобто в контурі виникнуть вимушені електромагнітні ко­ливання.

Якщо змінювати ємність конденсатора або індуктивність ко­тушки, змінюючи тим самим власну частоту коливань контуру, то можна помітити, що:

1) під час наближення власної частоти контуру до частоти зміни зовнішньої ЕРС амплітуда вимушених коливань сили струму буде збільшуватися;

2) чим більший активний опір контуру, тим слабше виражений сплеск амплітуди коливань сили струму.

Характер залежності сили струму від частоти за постійного зна­чення напруги U можна передбачити на основі аналізу закону Ома для кола змінного струму:

Амплітуда сили струму буде максимальною за мінімального повного опору. Опір R не залежить від частоти, а мінімальне зна­чення квадрата різниці й дорівнює нулю. Тому максимальна амплітуда сили струму виникає, якщо:

= .

Ця рівність справедлива, якщо частота вимушених коливань збігається із частотою власних коливань у контурі:

Резонанс напруг полягає в різкому збільшенні амплітудного значення сили струму I_max за умови, що частота змінної напруги збігається із частотою власних коливань у контурі з котушки й конденсатора.

На рисунку показана залежність I_max () за різних значень ак­тивного опору кола. Резонанс є «гострим» (тобто графік функції

I_max () має вузький високий максимум) за малих значень активно­го опору. А коли активний опір дуже великий, то резонанс взагалі не спостерігають.

Використання резонансу

Явище електричного резонансу широко використовують у ра­діотехніці: у схемах настроювання радіоприймачів, підсилювачів, генераторів високочастотних коливань. Наприклад, радіохвилі від різних передавальних станцій збуджують в антені радіоприймача змінні струми різних частот. Але тільки в разі резонансних коли­вань сили струму в контурі будуть значними. Настроювання конту­ру на потрібну частоту со0 зазвичай здійснюється шляхом зміни єм­ності конденсатора.

На явищі резонансу заснована робота багатьох вимірювальних приладів (наприклад, резонансний хвилемір).

У деяких випадках резонанс в електричному колі може завдати значної шкоди. Якщо коло не розраховано на роботу в умовах резо­нансу, то виникнення резонансу призведе до аварії. Надмірно ви­сокі струми можуть перегріти проводи. Високі напруги призведуть до пробою ізоляції.

Питання для самоконтролю:

1. Коли спостерігається резонанс у механічних коливальних сис­темах?

2. За яких умов у колі змінного струму настає резонанс?

3. За якої умови резонансні властивості контуру виражені най­більш чітко?

Зміст самостійної роботи:

Розв'яжіть задачі

1. У мережу змінної напруги 50 Гц включені послідовно лампоч­ка, конденсатор ємністю 40 мкФ і котушка, у яку повільно вво­дять сердечник. Індуктивність котушки без сердечника дорів­нює 125 мГн, а якщо сердечник увести повністю — 2 Гн. Опи­шіть, як буде змінюватися розжарення лампочки в міру введен­ня в котушку сердечника.

2. У коло увімкнено послідовно котушку індуктивністю 50 мГн і конденсатор електроємністю 20 мкФ. Якої частоти змінний струм потрібно створити в цьому колі, щоб настав резонанс на­пруг?

3. Показане на рисунку коло підключено до виходу генератора змінної напруги, частоту якого плавно змінюють (діюче значен­ня напруги залишається незмінним). За частот v1 = 200 Гц і v2 = 3,2 кГц сила струму в колі однакова. За якої частоти сила струму в колі максимальна?

Трансформатор

План

1. Чому напругу необхідно змінювати.

2. Принцип дії трансформатора.

3. Холостий хід трансформатора.

4. Робота трансформатора під навантаженням