Какие свойства электромагнитных волн объясняют тот факт что

Мы часто слышим о так называемых электромагнитных волнах, особом виде материи, который ответственен за радиосвязь, wi-fi и даже ток, бегущий по проводам. В большинстве случаев, такие волны нельзя увидеть, если это не свет – он просто является отдельным видом электромагнитного излучения. Тогда как же можно описать этот незримый феномен? Откуда он берётся? Есть ли у волн какая-то скрытая природа, о которой мы не знаем?В физике существуют уравнения Максвелла, которые дают ответ сразу на все эти вопросы, но я не буду сейчас пускаться в длительный процесс вывода формул. Формулы хороши в профессиональной науке или любой точной работе, ибо они фактически в крайне ёмком виде содержат очень много информации о явлении. Попробуем обойтись без них, ведь в конечном счёте важно понимать окружающий мир, а математически описывать его не всегда обязательно.

Итак, электромагнитная волна появляется благодаря наличию электрического заряда. Самым наименьшим, притом отрицательным, зарядом обладает частица под названием электрон. Вокруг электрона образуется электростатическое поле, занимающее пространство, в котором ощущается действие заряда. Размер поля можно считать бесконечным, хотя чем дальше от источника заряда, тем меньше его действие и на каком-то расстоянии оно почти равно нулю.

Когда электрон стоит на месте, его собственное поле покоится. Пусть в какой-то момент времени появилась некоторая сила, которая перетащила частицу. Поле устремилось вслед за своим источником, но не полностью. Представьте простынь, которую вы поднимаете за центр – её поверхность будет подтягиваться вверх не одновременно. Так же и поле, его участки постепенно начнут двигаться, догоняя частицу. Если же затем вернуть электрон в исходное положение, поле потянется назад за источником и мы увидим полноценное колебательное движение, возникнет волна.

Как быстро распространяются такие колебания? Опыты уже давно показали, что с предельно возможной в природе скоростью, скоростью света. А меняющееся электрическое поле всегда создаёт магнитное, значит в результате описанного процесса мы имеем волну  с электрической и магнитной составляющей. К сожалению, или к счастью, разделить их просто невозможно, это единое целое.

А теперь необходимое послесловие для тех, кто в теме. В данном описании я сделал несколько допущений и кое-что не упоминал для простоты понимания. Электростатическое поле действует вдоль определённых линий, которые называются линиями напряжённости. В конечном счёте, именно их колебания из-за перемещения заряда и можно считать волнами. Далее, правильнее было бы сказать, что изменение электрического поля приводит к появлению в окружающем пространстве вихревого магнитного поля, а скорость распространения волны зависит от электрической и магнитной проницаемости (что и показал Максвелл). Но это могло лишь запутать читателя.

Было интересно? Посмотрите другие материалы канала и подпишитесь. А ещё я пишу книги про физику и астрономию, можете ознакомиться и совершенно бесплатно скачать одну из них

Изображение в статье Asimina Nteliou

Дорогие борцы со всемирным научным заговором и эмоционально несдержанные читатели, ваши комментарии могут удаляться. Помните об этом 🙂

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ Вариант 1

Часть А

1. Электрическое поле обусловлено (порождено):

А.движущимися зарядами, т.е. токами; Б. изменением электрического поля;

В.токами и изменением электрического поля; Г. электрическими зарядами.

2. В электромагнитной волне вектор напряженности электрического поля Е лежит:

А.в плоскости, перпендикулярной оси вибратора;

Б. в плоскости, проходящей через вибратор; В. вдоль оси вибратора;

Г. в направлении, перпендикулярном оси вибратора.

З. В приемнике А.С.Попова (см. рис.) устройство II:

А. служит чувствительным индикато­ром электромагнитных волн;

Б. играет роль приемной антенны;

В. является частью открытого колебательного конту­ра, увеличивающего дальность

приема за счет большой проводящей поверхности, с которой он контактирует;

Г. обеспе­чивает автоматичность приема электро­магнитных волн.

4. Укажите неправильный ответ. Передача информации может произво­диться различными способами:

А.во время разговора информацию переносят звуковые волны;

Б.при ра­диопередаче информацию переносят ра­диоволны;

В.при чтении книг инфор­мацию переносит свет;

Г.при телефон­ной связи информацию переносит пуль­сирующий ток в проводах.

5. Во время радиоприема в антенне и колебательном контуре приемника:

А.возникают звуковые волны;

Б.воз­никают механические колебания звуко­вой частоты;

В.под действием радио­волн происходят электрические колеба­ния ВЧ, амплитуда которых изменяется со звуковой частотой

Г.высокочастот­ные модулированные колебания преоб­разуются в ток звуковой частоты.

6. В основе радиолокации лежит яв­ление:

А. отражения; Б. интерференции; В. дифракции;

Г. преломления электро­магнитных волн.

7. Какие свойства электромагнитных волн объясняют тот факт, что, когда авто­мобиль проезжает по тоннелю или под мос­том, радиоприемник перестает работать?

А.Такие волны распространяются только в пределах прямой видимости.

Б. Эти волны распространяются на боль­шое расстояние благодаря неоднократно­му отражению от ионосферы и поверх­ности земли.

В. При большой длине вол­ны излучения, сравнимой с размерами препятствий, происходит дифракция — огибание препятствий волнами. Соответ­ственно мало отражение.

Г. На границе двух сред, при переходе из одной среды в другую, происходит отражение и частич­ное поглощение волн (экранирование).

8. На рисунке представлены графики колебаний силы тока в цепях радиопере­датчика и радиоприемника. Какой из представленных графиков соответствует колебаниям силы тока модулированных колебаний высокой частоты в передаю­щей антенне?

А. 1. Б. 2 В. 3 Г. 4

9. Определите частоту колебаний электромагнитных волн в вакууме, если их длина равна 2см.

А. 0,7*106Гц. Б. 6*106Гц. В. 1,5*1010Гц. Г. 3*106Гц.

10. Чему равно расстояние до наблю­даемого объекта, если между посылкой импульса и его возвращением в радиоло­катор прошло 10 -4с?

А. 15км. Б. 30км. В. 45км. Г. 3000км.

Часть В

1. Открытым колебательным конту­ром в схеме детекторного приемника яв­ляются элементы… .

2. Скорость электромагнитной вол­ны в вакууме равна… м/с.

3. Частота электромагнитной волны при длине ее 600м равна … Гц.

4. Отраженный от объекта сигнал воз­вращается к радиолокатору через 10 -1с. Расстояние до объекта равно… м.

5. Возникновение вихревого электри­ческого поля связано с… .

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ Вариант 2

Часть А

1. Электрическое поле обусловлено (порождено):

А. Электрическими зарядами. Б. Из­менением магнитного поля.

В. Электри­ческими зарядами и изменением магнит­ного поля.

Г. Движущимися зарядами, т.е. токами.

2. В электромагнитной волне вектор напряженности электрического поля Е лежит:

А.в плоскости, проходящей через вибра­тор; Б.перпен­дикулярно векторам Е и В ;

В. вдоль оси вибратора; Г.в направ­лении, перпендикулярном оси вибратора.

З. В приемнике А.С.Попова (см. рис.) устройство I :

А.служит чувствительным индикато­ром электромагнитных волн;

Б.играет роль приемной антенны;

В.является частью открытого колебательного конту­ра, увеличивающего дальность приема за счет большой проводящей поверхности, с которой он контактирует;

Г.обеспе­чивает автоматичность приема электро­магнитных волн.

4. При ударе молнии в радиоприем­нике слышен треск, так как:

А. гром действует на телефон (или ди­намик) приемника;

Б. гром вызывает сотрясение всех тел вблизи места, где ударила молния, в том числе и сотрясение мембраны телефона (динамика);

В. молния представляет собой высоко­частотные электрические колебания, ко­торые порождают радиоволны, действу­ющие на антенну приемника;

Г. однозначно сказать нельзя.

5. Во время радиоприема в цепи де­тектора:

А. возникают звуковые волны;

Б. возникают механические колебания звуковой частоты;

В.под действием радиоволн происхо­дят электрические колебания ВЧ, ампли­туда которых изменяется со звуковой частотой;

Г.высокочастотные модулированные колебания преобразуются в ток звуковой частоты.

6. Острая направленность излучения антенны локатора достигается вследст­вие:

А. дифракции; Б. интерференции; В.отражения;

Г. преломления элект­ромагнитных волн.

7.Чему равна длина радиоволны, создаваемой радиостанцией, работающей на частоте 1,5*106Гц?

А.1000 м. Б. 4500м. В. 200м. Г. 100м.

8.Определите дальность действия радиолокатора, если время развертки в электроннолучевой трубке составляет 1000 мкс.

А. 300км; Б. 150км; В. 500км; Г. 3000км.

9. Какие из колебаний, графики которых приведены на рисунке, хорошо излучаются, но возбуждают в антенне преемника чисто гармонические колебания и дают лишь информацию о том, работает ли передатчик?

А14.Изменение тока в антенне в

А15.Чему равна основная частан А. 1 Б. 2 В. 3 Г. 4

10

10. Электромагнитные волны были …

А….открыты экспериментально Максвеллом; Б. … предсказаны теоретически Герцем;

В. … открыты экспериментально Герцем; Г…. предсказаны теоретически Фарадеем.

ЧастьВ

1. Закрытым колебательным конту­ром в схеме детекторного приемника яв­ляются элементы…

2. Длина волны при ее частоте 5- 10м Гц равна… м.

3. Скорость электромагнитной вол­ны в вакууме равна… м/с.

4. Расстояние от радиолокатора до объекта равно 6-104 м. Время прохож­дения посланного сигнала соответству­ет… с.

5. Электромагнитная волна являет­ся… .

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ Вариант 3

ЧастьА

1. Электрическое поле обнаружива­ется:

А. по силовому воздействию на движу­щиеся частицы;

Б. по силовому воздей­ствию на заряженные тела и частицы;

В. по силе, действующей на проводник стоком;

Г. по силе, действующей на постоянный магнит.

2. В электромагнитной волне вектор на­пряженности электрического поля Е лежит:

А. в плоскости, перпендикулярной оси вибратора; Б. вдоль оси вибратора;

В. в плоскости, проходящей через вибратор; Г. перпендикулярно векторам Е и В.

З. В приемнике А.С.Попова (см. рис.) устройство III:

А. служит чувствительным индикатором электромагнитных волн;

Б. играет роль приемной антенны;

В. является частью открытого колебательного контура, увели­чивающего дальность приема за счет боль­шой проводящей поверхности, с которой он контактирует;

Г. обеспечивает автома­тичность приема электромагнитных волн.

4. Самым главным и характерным в процессах радиопередачи и радиоприема является:

А. передача звука на большие расстоя­ния; Б. получение токов высокой часто­ты (ВЧ); В.выпрямление электрических токов ВЧ; Г.последовательное много­кратное преобразование колебаний раз­ных видов друг в друга.

5. Во время радиоприема в телефоне:

А.возникают звуковые волны; Б.возни­кают механические колебания звуковой частоты;

В.под действием радиоволн про­исходят электрические колебания ВЧ, амп­литуда которых изменяется со звуковой ча­стотой;

Г.через обмотки электромагнитов протекает пульсирующий ток, при этом их сердечники в такт с пульсациями то силь­нее, то слабее намагничиваются.

6. Передатчик локатора работает в импульсном режиме. Длительность про­межутка между импульсами:

А.гораздо больше длительности им­пульса; Б. равна длительности импульса; В. гораздо меньше длительности импуль­са; Г.однозначно сказать нельзя.

8. Какой из представленных на ри­сунке графиков соответствует колебани­ям силы тока в цепи детекторного при­емника после прохождения детектора?

А. 1 Б. 2 В. 3 Г. 4

9.Период колебаний в колебательном контуре, излучающем электромагнитные волны длиной 450м, равен:

А. 1,5*10-6с; Б. 3*10 -6 с; В. 0,15*10-6 с; Г. 0,3*10 -6 с.

10.Для определения расстояния R до цели методом радиолокации измеряют общее время t прохождения сигнала до цели и обратно и используют соотноше­ние:

А. R= t/2 Б. R=ct/2 В. R= ct Г. R= ct/

Часть В

1. В схеме детекторного приемника токи звуковой частоты протекают через элемент …

2. Длина волны при ее частоте 2*10 10 Гц равна …м.

3. Скорость электромагнитной волны в вакууме равна ….м/с.

4. Расстояние от радиолокатора до объекта равно 3км. Время прохождения посланного сигнала соответствует …с.

5. Какое явление объясняет тот факт, что электромагнитная волна почти не излучается, если провод имеет форму петли? (См. рис.)