Презентации по физике: "Уравнения Максвелла и электромагнитные волны"

Кафедра физики и теплотехники

« Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России »

« Уравнения Максвелла и электромагнитные волны »

Профессор

Звонов Валерий Степанович

April 29, 2019

Уравнения Максвелла

Существование электромагнитных волн было теоретически предсказано великим английским физиком Дж. Максвеллом в 1864 году.

Максвелл проанализировал все известные к тому времени законы электродинамики и сделал попытку применить их к изменяющимся во времени электрическому и магнитному полям.

Он обратил внимание на ассиметрию взаимосвязи между электрическими и магнитными явлениями.

Максвелл ввел в физику понятие вихревого электрического поля

и предложил новую трактовку закона электромагнитной индукции ,

открытой Фарадеем в 1831 г.:

Всякое изменение магнитного поля порождает в окружающем пространстве

вихревое электрическое поле, силовые линии которого замкнуты.

Максвелл высказал гипотезу о существовании и обратного процесса:

Изменяющееся во времени электрическое поле порождает в окружающем пространстве магнитное поле.

Гипотеза Максвелла была лишь теоретическим предположением, не имеющим экспериментального подтверждения, однако на ее основе Максвеллу удалось записать непротиворечивую систему уравнений, описывающих взаимные превращения электрического и магнитного полей, то есть систему уравнений электромагнитного поля (уравнений Максвелла).

Из теории Максвелла вытекает ряд важных выводов:

1. Существуют электромагнитные волны, то есть распространяющееся в пространстве и во времени электромагнитное поле. Электромагнитные волны поперечны – векторы Е и В перпендикулярны друг другу и лежат в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны

Значение теории Максвелла

• Показал, что электромагнитное поле – это совокупность взаимосвязанных электрических и магнитных полей.
• Предсказал существование электромагнитных волн, распространяющихся от точки к точке с конечной скоростью.
• Показал, что световые волны являются электромагнитными волнами.
• Связал воедино электричество, магнетизм и оптику.

Опыты Герца

Генрих Герц (1857-1894)

Благодаря своим опытам Герц пришёл к следующим выводам :

1. Волны Максвелла «синхронны» (справедливость теории Максвелла, что скорость распространения радиоволн равна скорости света);

2. Можно передавать энергию электрического и магнитного поля без проводов.

В 1887 по завершении опытов вышла первая статья Герца «Об очень быстрых электрических колебаниях», а в 1888 — ещё более фундаментальная работа «Об электродинамических волнах в воздухе и их отражении».

Шкала Электромагнитных волн

БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ

Профессор Звонов Валерий Степанович Санкт-Петербургский университет государственной противопожарной службы МЧС России кафедра Физики и теплотехники

[email protected]