ЕЛЕКТРОМАГНИТНО ПОЛЕ

Това генерирайки се взаимноредуващи се електрически и магнитни полета.
Създадена теория на електромагнитното поле Джеймс Максуел през 1865г
Той теоретично доказва, че:
всяка промяна в магнитното поле с течение на времето води до промяна на електрическото поле, а всяка промяна в електрическото поле с течение на времето води до промяна на магнитното поле.
Ако електрическите заряди се движат с ускорение, тогава създаденото от тях електрическо поле периодично се променя и самото създава променливо магнитно поле в пространството и т.н.
Източници на електромагнитно поле могат да бъдат:
- движещ се магнит;
- електрически заряд, движещ се с ускорение или осцилиране (за разлика от заряд, движещ се с постоянна скорост, например, в случай на постоянен ток в проводник, тук се създава постоянно магнитно поле).
Съществува електрическо поле винаги има електрически заряд наоколо,във всяка отправна система, магнитна – в тази, спрямо която се движат електрически заряди,
електромагнитни– в отправна система спрямо кои електрически заряди движещи се с ускорение.

ОПИТАЙТЕ ДА РЕШИТЕ!

Парче кехлибар се търка в плат и се зарежда със статично електричество. Какво поле може да се намери около неподвижен кехлибар? Около движещ се?

Зареденото тяло е в покой спрямо повърхността на земята. Колата се движи равномерно и праволинейно спрямо повърхността на земята. Възможно ли е да се открие постоянно магнитно полев референтната рамка, свързана с колата?

Какво поле се появява около електрона, ако той: е в покой; се движи с постоянна скорост; движейки се с ускорение?

Потокът се създава равномерно в кинескопа движещи се електрони.Възможно ли е да се открие магнитно поле в референтна рамка, свързана с един от движещите се електрони?

ЕЛЕКТРОМАГНИТНИ ВЪЛНИ

Това е електромагнитно поле, разпространяващо се в пространството с крайна скорост,
в зависимост от свойствата на средата.

Свойства на електромагнитните вълни:
- разпространяват се не само в материя, но и във вакуум;
- разпространяват се във вакуум със скоростта на светлината (C = 300 000 km/s);
- това са напречни вълни;
- това са пътуващи вълни (пренасят енергия).

Източникът на електромагнитни вълни са бързо движещ сеелектрически заряди.
Колебанията на електрическите заряди се придружават от електромагнитно излъчване с честота, равна на честотата на колебанията на заряда.

Всеки проводник, по който протича ток, създава магнитно поле в околното пространство. Електрическият ток е подреденото движение на електрически заряди. Следователно можем да кажем, че всеки заряд, движещ се във вакуум или среда, създава магнитно поле около себе си. В резултат на обобщаване на експерименталните данни

е установен закон, определящ полето B на точков заряд Q, свободно движещ се с нерелативистка скорост v. При движение на свободен зарядсе отнася до неговото движение с постоянна скорост. Този закон се изразява с формулата

Където r - радиус вектор, изтеглен от заряда Qдо точката за наблюдение М(фиг. 168). Съгласно израза (113.1) вектор B е насочен перпендикулярно на равнината, в която са разположени векторите v и z, а именно: посоката му съвпада с посоката на транслационното движение на десния винт при въртенето му от v към z Магнитната индукция модул (113.1) се изчислява по формулата

където a е ъгълът между векторите vИ r.

Сравнявайки изразите (110.1) и (113.1), виждаме, че движещият се заряд е еквивалентен по своите магнитни свойства на текущия елемент:

азд л= Q v.

Дадените закони (113.1) и (113.2) са валидни само при ниски скорости (v<

Формула (113.1) определя магнитната индукция на положителен заряд, движещ се със скорост v. Ако се движи отрицателен заряд, тогава Qтрябва да се замени с - Q.Скорост v - относителна

скоростта на тялото, т.е. скоростта спрямо наблюдателя. вектор INв разглежданата отправна система зависи както от времето, така и от позицията на точката Мнаблюдения. Следователно е необходимо да се подчертае относителният характер на магнитното поле на движещ се заряд.

Полето на движещ се заряд е открито за първи път от американския физик Г. Роуланд (1848-1901). Този факт е окончателно установен от професора на Московския университет А. А. Ейхенвалд (1863-1944), който изучава магнитното поле на конвекционния ток, както и магнитното поле на свързаните заряди на поляризиран диелектрик. Магнитното поле на свободно движещи се заряди е измерено от академик А. Ф. Йофе, който доказва еквивалентността, в смисъл на възбуждане на магнитното поле, на електронния лъч и тока на проводимост.

§114. Ефектът на магнитното поле върху движещ се заряд

Опитът показва, че магнитното поле действа не само върху проводници с ток (виж §111), но и върху отделни заряди, движещи се в магнитно поле. Сила, действаща върху електрически заряд Qдвижещ се в магнитно поле със скорост v се нарича Сила на Лоренци се изразява с формулата

Е=Q[vB], (114.1) където B е индукцията на магнитното поле, в което се движи зарядът.

Посоката на силата на Лоренц се определя с помощта на правила на лявата ръка:ако дланта на лявата ръка е разположена така, че вектор B да влезе в нея, и четири изпънати пръста са насочени по вектор v (за Q> 0 посоки ази v съвпадат, за Q<0-противоположны), то отогнутый большой палец покажет направление силы, действующей на положителен заряд.На фиг. 169 показва взаимната ориентация на векторите v, B (полето е насочено към нас, показано на фигурата с точки) и Еза положителен заряд. При отрицателен заряд силата действа в обратна посока.

Модулът на силата на Лоренц (виж (114.1)) е равен на

F=QvBгрях,

където  е ъгълът между vИ IN.

Нека отбележим още веднъж (виж § 109), че магнитното поле не действа върху неподвижен електрически заряд.Това е съществена разлика между магнитното поле и електрическото. Магнитното поле действа само върху движещите се в него заряди.

Тъй като големината и посоката на вектора B могат да бъдат определени от действието на силата на Лоренц, изразът за силата на Лоренц може да се използва (заедно с други, вижте § 109) за определяне на вектора на магнитната индукция B.

Силата на Лоренц винаги е перпендикулярна на скоростта на движение на заредена частица, така че тя променя само посоката на тази скорост, без да променя нейния модул. Следователно силата на Лоренц не работи. С други думи, постоянното магнитно поле не извършва работа върху заредена частица, движеща се в него, и кинетичната енергия на тази частица не се променя, когато се движи в магнитно поле.

Ако движещ се електрически заряд, освен магнитно поле с индукция B, се влияе и от електрическо поле с интензитет д, тогава резултантната сила Е, приложена към заряда, е равна на векторната сума на силите - силата, действаща от електрическото поле и силата на Лоренц:

Е=Qд + Q[vB].

Този израз се нарича Формула на Лоренц.Скоростта v в тази формула е скоростта на заряда спрямо магнитното поле.

Около всеки проводник с ток, т.е. движещи се електрически заряди, има магнитно поле. Токът трябва да се разглежда като източник на магнитно поле! Около неподвижните електрически заряди има само електрическо поле, а около движещите се има както електрическо, така и магнитно поле. ХАНС ЕРСТЕД ()

1. Магнитно поле възниква само в близост до движещи се електрически заряди. 2. То отслабва, когато се отдалечава от проводника с ток (или движещ се заряд) и точните граници на полето не могат да бъдат посочени. 3. Действа върху магнитните игли по определен начин 4. Има енергия и има собствена вътрешна структура, която се показва с помощта на магнитни силови линии. Магнитните линии на магнитното поле на тока са затворени линии, обгръщащи проводник

Ако вериги с ток са свързани последователно на едно място в пространството, тогава такава формация се нарича соленоид. Магнитното поле е концентрирано вътре в соленоида, разпръснато навън, а линиите на магнитното поле вътре в соленоида са успоредни една на друга и полето вътре в соленоида се счита за хомогенно, извън соленоида - нехомогенно. Като поставим стоманен прът вътре в соленоида, получаваме прост електромагнит. При равни други условия магнитното поле на електромагнита е много по-силно от магнитното поле на соленоида.

Магнитните полюси на Земята съвпадат ли с географските полюси? Променяло ли се е разположението на магнитните полюси в историята на планетата? Какво е надежден защитник на живота на Земята от космическите лъчи? Каква е причината за появата на магнитни бури на нашата планета? С какво са свързани магнитните аномалии? Защо магнитната стрелка има много определена посока на всяко място на Земята? Къде сочи тя?