elektromagnetni talasi - sofija tomić - vladimir milićević

Прва нишка гимназија “Стеван Сремац”

Софија Томић 3/4

Електромагнетни таласи

Електомагнетни таласиЕлектомагнетни таласи

Зашто су важни?Зашто су важни?

Захваљујући уређајима који користе Захваљујући уређајима који користе електромагнетне таласе:електромагнетне таласе:

остварује се и вербална и визуелна остварује се и вербална и визуелна комуникација са људимакомуникација са људима

прате догађаји у светупрате догађаји у свету

посматра се и изучава васионапосматра се и изучава васиона

напредују технике у медицини напредују технике у медицини и још много тога....и још много тога....

ЕлектомагнетниЕлектомагнетни таласи таласи

Велика имена великих људи који су Велика имена великих људи који су заслужни за развој заслужни за развој електромагнетизмаелектромагнетизма::Ерстед Ерстед

АмперАмпер

ФарадејФарадеј

МаксвелМаксвел

ХерцХерц

Тесла Тесла

ПупинПупин

Максвел Херц

ФарадејАмпер

Тесла


Постојање електромагнетних таласа предвидео је Постојање електромагнетних таласа предвидео је шкотски физичар Максвел, на основу своје теорије шкотски физичар Максвел, на основу своје теорије шездесетих година 19. века. Т је једна од ретких шездесетих година 19. века. Т је једна од ретких теорија науке која и данас важи.теорија науке која и данас важи.

Максвелова теорија:Максвелова теорија: обједињује сва сазнања о обједињује сва сазнања о

електричним и магнетним појавама електричним и магнетним појавама до тададо тада

излаже идеје које су утицале на даљи излаже идеје које су утицале на даљи развој физикеразвој физике

отвара врата за примену резултата у отвара врата за примену резултата у техници техници


Фундаментално откриће:Фундаментално откриће:

Када се магнетно поље мења у току времена, оно узрокује постојање електричног поља.

При томе није неопходно да се у променљивом магнетном пољу налази проводник.

Проводник само омогућава манифестацију тог поља.

Електомагнетни таласиЕлектомагнетни таласиМаксвелова теоријаМаксвелова теоријаОко променљивог магнетног Око променљивог магнетног

поља постоји вртложно поља постоји вртложно електрично пољеелектрично поље..

Линије силе овако створеног Линије силе овако створеног електричног поља не почињу и не електричног поља не почињу и не завршавају се на наелектрисаним завршавају се на наелектрисаним телима као што је случај са телима као што је случај са електростатичким пољем.електростатичким пољем.

Оне су затворене линије, без почетка и Оне су затворене линије, без почетка и краја, слично линијама силе краја, слично линијама силе магнетног поља проводника са магнетног поља проводника са струјом.струјом.

Овакво поље назива се вртложно пољеОвакво поље назива се вртложно поље..


Максвелова теоријаМаксвелова теоријаНа питање да ли је могућ и обрнут процес, На питање да ли је могућ и обрнут процес,

одговор је потврдан.одговор је потврдан.

У свим случајевима, када се електрично поље У свим случајевима, када се електрично поље мења у току времена, оно изазива настајање мења у току времена, оно изазива настајање променљивог магнетног поља.променљивог магнетног поља.

Променљиво електрично поље Променљиво електрично поље индукује индукује promenljivo promenljivo магнетно магнетно поље.поље.

Електомагнетни таласиЕлектомагнетни таласиЕлектромагнетно пољеЕлектромагнетно пољеПосле открића узајамне везе између временски променљивог После открића узајамне везе између временски променљивог

електричног и временски променљивог магнетног поља, јасно електричног и временски променљивог магнетног поља, јасно је да не постоје независно једно од другог.је да не постоје независно једно од другог.

EEлектрично поље без магнетног или магнетно без електричног лектрично поље без магнетног или магнетно без електричног поља могу да постоје само у односу на одређени систем поља могу да постоје само у односу на одређени систем референце.референце.

Око наелектрисаних тела у стању релативног мировања постоји Око наелектрисаних тела у стању релативног мировања постоји само електрично поље (али овде је наелектрисано тело у само електрично поље (али овде је наелектрисано тело у стању мировања само у односу на одређен систем референце). стању мировања само у односу на одређен систем референце). Аналогно овоме може се говорити о магнету и његовом пољу.Аналогно овоме може се говорити о магнету и његовом пољу.

Електрично и магнетно поље испољавају Електрично и магнетно поље испољавају се као јединствена целина у облику се као јединствена целина у облику електромагнетног пољаелектромагнетног поља. .

У зависности од тога у ком систему референце се посматрају У зависности од тога у ком систему референце се посматрају електромагнетни процеси, може се догодити да се испољава електромагнетни процеси, може се догодити да се испољава само једна или друга страна јединствене целине.само једна или друга страна јединствене целине.


Узајамно индуковање временски и просторно Узајамно индуковање временски и просторно променљивих електричних и магнетних поља је променљивих електричних и магнетних поља је ланчани процес који се одвија у свим правцима.ланчани процес који се одвија у свим правцима.

То значи да временски променљиво магнетно поље То значи да временски променљиво магнетно поље у једној области простора ”производи” временски у једној области простора ”производи” временски променљиво магнетно поље, а оно “производи” у променљиво магнетно поље, а оно “производи” у околном простору променљиво електрично поље околном простору променљиво електрично поље и тако даље...и тако даље...

Променљива вртложна електрична и Променљива вртложна електрична и магнетна поља са спрегнутим магнетна поља са спрегнутим узајамним индуковањем која се узајамним индуковањем која се простиру у простору представљају простиру у простору представљају ЕЛЕКТРОМАГНЕТНИ ТАЛАС.ЕЛЕКТРОМАГНЕТНИ ТАЛАС.


Поремећај код електромагнетних таласа су промене Поремећај код електромагнетних таласа су промене електричног или магнетног поља. Код механичког електричног или магнетног поља. Код механичког таласа осцилују честице средине, а код таласа осцилују честице средине, а код електромагнетних таласа “осцилују “ електрично и електромагнетних таласа “осцилују “ електрично и магнетно поље.магнетно поље.

У свакој тачки простора кроз коју пролази У свакој тачки простора кроз коју пролази електромагнетни талас, постоји истовремено и електромагнетни талас, постоји истовремено и електрично (вртложно) и магнетно поље,чији су електрично (вртложно) и магнетно поље,чији су вектори вектори intenzitetaintenziteta Е и В узајамно нормални и оба Е и В узајамно нормални и оба су нормална на правац кретања електромагнетног су нормална на правац кретања електромагнетног таласа.таласа.

Из претходног јасно произлази да су Из претходног јасно произлази да су електромагнетни таласи електромагнетни таласи трансверзалнитрансверзални..

Електомагнетни таласиЕлектомагнетни таласиЕлектромагнетни таласи су трансверзални: вектори Е и В узајамно су Електромагнетни таласи су трансверзални: вектори Е и В узајамно су

нормални на вектор брзине простирања таласа.нормални на вектор брзине простирања таласа.

Ови вектори увек у истој тачки простора осцилују у истој фази, Ови вектори увек у истој тачки простора осцилују у истој фази, истовремено достижу максимум, истовремено имају нулту вредност истовремено достижу максимум, истовремено имају нулту вредност (види слику).(види слику).

Промене електричног и магнетног поља у тачкама на различитим Промене електричног и магнетног поља у тачкама на различитим растојањима од извора нису у фази. Што је растојање тачке веће од растојањима од извора нису у фази. Што је растојање тачке веће од наелектрисане честице то касније долази до побуђивања оба поља, наелектрисане честице то касније долази до побуђивања оба поља, тако да на разним растојањима постоји фазна разлика у осциловању тако да на разним растојањима постоји фазна разлика у осциловању вектора јачине електричног поља и магнетне индукције.вектора јачине електричног поља и магнетне индукције.

Електомагнетни таласиЕлектомагнетни таласиИзвори електромагнетних таласаИзвори електромагнетних таласа

Свако електрично и магнетно поље потиче Свако електрично и магнетно поље потиче непосредно од наелектрисаних тела (честица). непосредно од наелектрисаних тела (честица). Када се наелектрисана честица креће сталном Када се наелектрисана честица креће сталном брзином она има и електрично и магнетно поље.брзином она има и електрично и магнетно поље.

У случају да се наелектрисана честица креће У случају да се наелектрисана честица креће променљивом брзином, онда постоји променљивом брзином, онда постоји електромагнетно поље.електромагнетно поље.

Извор електромагнетних таласа је сноп Извор електромагнетних таласа је сноп наелектрисаних честица (или једне честице) наелектрисаних честица (или једне честице) који се креће променљивом брзином у који се креће променљивом брзином у проводнику или изван њега.проводнику или изван њега.

Ако наелектрисане честице непрестано осцилују, Ако наелектрисане честице непрестано осцилују, настаје непрекидни електромагнетни талас.настаје непрекидни електромагнетни талас.

Електомагнетни таласиЕлектомагнетни таласиЗатворено осцилаторно колоЗатворено осцилаторно колоЕлектромагнетне осциласије и одговарајући електромагнетни Електромагнетне осциласије и одговарајући електромагнетни

таласи могу се добити помоћу затвореног осцилаторног кола.таласи могу се добити помоћу затвореног осцилаторног кола.Код Код затвореног осцилаторног кола затвореног осцилаторног кола (види слику) скоро (види слику) скоро

целокупно електрично поље концентрисано је међу плочама целокупно електрично поље концентрисано је међу плочама кондензатора, а магнетно поље унутар соленоида, а тиме и кондензатора, а магнетно поље унутар соленоида, а тиме и њихове одговарајуће енергије. Добијени електромагнетни њихове одговарајуће енергије. Добијени електромагнетни таласи су сувише кратког домета да би се могли користити у таласи су сувише кратког домета да би се могли користити у практичне сврхе.практичне сврхе.


Отворено осцилаторно колоОтворено осцилаторно колоЗа добијање таласа већег домета користи се отворено осцилаторно коло.Оно се За добијање таласа већег домета користи се отворено осцилаторно коло.Оно се

добија постепеним отварањем плоча кондензатора и исправљањем завојнице добија постепеним отварањем плоча кондензатора и исправљањем завојнице (види слику).(види слику).

Хајнрих Херц је користио посебан уређај за добијање е-м таласа назван Херцов Хајнрих Херц је користио посебан уређај за добијање е-м таласа назван Херцов осцилатор.То је у ствари једно отворено осцилаторно коло, које се састоји од осцилатор.То је у ствари једно отворено осцилаторно коло, које се састоји од две металне шипке са металним куглицама на варничном растојању.две металне шипке са металним куглицама на варничном растојању.

Херцови огледи били су полазиште у заснивању принципа радаХерцови огледи били су полазиште у заснивању принципа рада и и конструкције радио и телевизијских пријемника.конструкције радио и телевизијских пријемника.


Брзина електромагнетних таласаБрзина електромагнетних таласаБрзина електромагнетних таласа зависи од електричних и Брзина електромагнетних таласа зависи од електричних и

магнетних својстава средине кроз коју се шире. Формула магнетних својстава средине кроз коју се шире. Формула брзине у вакууму има облик:брзине у вакууму има облик:

εεo o ==8,854 * 8,854 * 1010 -12-12C²mC²m-2-2NN-1-1 - диелектрична константа за вакуум - диелектрична константа за вакуум

μμoo ==44ππ1010-7-7TmATmA-1-1 - магнетна пермабилност за вакуум - магнетна пермабилност за вакуумЗаменом ових вредности добија се вредност брзине светлости у Заменом ових вредности добија се вредност брзине светлости у

вакууму:вакууму:

cco o == 10 10 m/sm/sВредност ове брзине подудара се се са раније измереном Вредност ове брзине подудара се се са раније измереном

вредношћу брзине светлости у вакууму. То подударање Максвел вредношћу брзине светлости у вакууму. То подударање Максвел је узео као главни аргумент да је светлост заправо једна врста је узео као главни аргумент да је светлост заправо једна врста електромагнетних таласа.електромагнетних таласа.

Херц је то експериментално потврдио 1888. године.Херц је то експериментално потврдио 1888. године.У супстанцијалној средини брзина е-м таласа је мања и зависи од У супстанцијалној средини брзина е-м таласа је мања и зависи од

својстава средине.својстава средине.

00/1

00/1 00/1

000 /1 c


Брзина електромагнетних таласаБрзина електромагнетних таласа

Формула која повезује брзину простирања Формула која повезује брзину простирања таласа, његову таласну дужину и фреквенцу, таласа, његову таласну дужину и фреквенцу, има (формално) исти облик који се користи и има (формално) исти облик који се користи и за механичке таласе;за механичке таласе;

cc== λλ ∙∙ ννБрзина електромагнетних таласа једнака је Брзина електромагнетних таласа једнака је

производу његове таласне дужине и производу његове таласне дужине и фреквенцефреквенце..

elektromagnetni talasi - sofija tomić - vladimir milićević

Education