Takmičenje na portalu www.nasaskola.net "biramo najbolju lekciju" februar 2012. godine, Elektromagnetni talasi, Fizika, Sofija Tomić, III-4, Vladimir Milićević, Prva niška gimnazija "Stevan Sremac"

1. Електромагнетни таласи
Прва нишка гимназија “Стеван Сремац”
Софија Томић 3/4

2. Електомагнетни таласи
Зашто су важни?
Захваљујући уређајима који користе електромагнетне таласе:
остварује се и вербална и визуелна комуникација са људима
прате догађаји у свету
посматра се и изучава васиона
напредују технике у медицини
и још много тога....

3. Електомагнетни таласи
Велика имена великих људи који су заслужни за
развој електромагнетизма:
Ерстед
Ампер
Фарадеј
Максвел Максвел Херц Тесла
Херц
Тесла
Пупин
Ампер
Фарадеј

4. Електомагнетни таласи
Постојање електромагнетних таласа предвидео је шкотски
физичар Максвел, на основу своје теорије шездесетих
година 19. века. Т је једна од ретких теорија науке која и
данас важи.
Максвелова теорија:
 обједињује сва сазнања о електричним и
магнетним појавама до тада
 излаже идеје које су утицале на даљи развој
физике
 отвара врата за примену резултата у техници

5. Електомагнетни таласи
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.

6. Електомагнетни таласи
Максвелова теорија
Око променљивог магнетног
поља постоји вртложно
електрично поље.
Линије силе овако створеног електричног
поља не почињу и не завршавају се на
наелектрисаним телима као што је случај
са електростатичким пољем.
Оне су затворене линије, без почетка и
краја, слично линијама силе магнетног
поља проводника са струјом.
Овакво поље назива се вртложно поље.

7. Електомагнетни таласи
Максвелова теорија
На питање да ли је могућ и обрнут процес, одговор је
потврдан.
У свим случајевима, када се електрично поље мења у току
времена, оно изазива настајање променљивог магнетног
поља.
Променљиво електрично поље индукује
promenljivo магнетно поље.

8. Електомагнетни таласи
Електромагнетно поље
После открића узајамне везе између временски променљивог електричног и
временски променљивог магнетног поља, јасно је да не постоје
независно једно од другог.
Eлектрично поље без магнетног или магнетно без електричног поља могу
да постоје само у односу на одређени систем референце.
Око наелектрисаних тела у стању релативног мировања постоји само
електрично поље (али овде је наелектрисано тело у стању мировања
само у односу на одређен систем референце). Аналогно овоме може се
говорити о магнету и његовом пољу.
Електрично и магнетно поље испољавају се као
јединствена целина у облику електромагнетног
поља.
У зависности од тога у ком систему референце се посматрају
електромагнетни процеси, може се догодити да се испољава само једна
или друга страна јединствене целине.

9. Електомагнетни таласи
Узајамно индуковање временски и просторно променљивих
електричних и магнетних поља је ланчани процес који се
одвија у свим правцима.
То значи да временски променљиво магнетно поље у једној
области простора ”производи” временски променљиво
магнетно поље, а оно “производи” у околном простору
променљиво електрично поље и тако даље...
Променљива вртложна електрична и магнетна
поља са спрегнутим узајамним индуковањем
која се простиру у простору представљају
ЕЛЕКТРОМАГНЕТНИ ТАЛАС.

10. Електомагнетни таласи
Поремећај код електромагнетних таласа су промене
електричног или магнетног поља. Код механичког таласа
осцилују честице средине, а код електромагнетних таласа
“осцилују “ електрично и магнетно поље.
У свакој тачки простора кроз коју пролази електромагнетни
талас, постоји истовремено и електрично (вртложно) и
магнетно поље,чији су вектори intenziteta Е и В узајамно
нормални и оба су нормална на правац кретања
електромагнетног таласа.
Из претходног јасно произлази да су
електромагнетни таласи трансверзални.

11. Електомагнетни таласи
Електромагнетни таласи су трансверзални: вектори Е и В узајамно су нормални на
вектор брзине простирања таласа.
Ови вектори увек у истој тачки простора осцилују у истој фази, истовремено
достижу максимум, истовремено имају нулту вредност (види слику).
Промене електричног и магнетног поља у тачкама на различитим растојањима од
извора нису у фази. Што је растојање тачке веће од наелектрисане честице то
касније долази до побуђивања оба поља, тако да на разним растојањима постоји
фазна разлика у осциловању вектора јачине електричног поља и магнетне
индукције.

12. Електомагнетни таласи
Извори електромагнетних таласа
Свако електрично и магнетно поље потиче непосредно од
наелектрисаних тела (честица). Када се наелектрисана
честица креће сталном брзином она има и електрично и
магнетно поље.
У случају да се наелектрисана честица креће променљивом
брзином, онда постоји електромагнетно поље.
Извор електромагнетних таласа је сноп наелектрисаних
честица (или једне честице) који се креће променљивом
брзином у проводнику или изван њега.
Ако наелектрисане честице непрестано осцилују, настаје
непрекидни електромагнетни талас.

13. Електомагнетни таласи
Затворено осцилаторно коло
Електромагнетне осциласије и одговарајући електромагнетни таласи могу се
добити помоћу затвореног осцилаторног кола.
Код затвореног осцилаторног кола (види слику) скоро целокупно
електрично поље концентрисано је међу плочама кондензатора, а
магнетно поље унутар соленоида, а тиме и њихове одговарајуће енергије.
Добијени електромагнетни таласи су сувише кратког домета да би се
могли користити у практичне сврхе.

14. Електомагнетни таласи
Отворено осцилаторно коло
За добијање таласа већег домета користи се отворено осцилаторно коло.Оно се
добија постепеним отварањем плоча кондензатора и исправљањем завојнице
(види слику).
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 две
металне шипке са металним куглицама на варничном растојању.
Херцови огледи били су полазиште у заснивању принципа рада и конструкције
радио и телевизијских пријемника.

15. 1 / ε 0 µ0
Електомагнетни таласи
Брзина електромагнетних таласа
Брзина електромагнетних таласа зависи од електричних и магнетних својстава
средине кроз коју се шире. Формула брзине у вакууму има облик:
c0 = 1 / ε 0 µ 0
εo =8,854 * 10 -12C²m-2N-1 - диелектрична константа за вакуум
ε µ μo =4π10 TmA - магнетна пермабилностµза вакуум
-7 -1
1/ 0 0 1/ ε 0 0
Заменом ових вредности добија се вредност брзине светлости у вакууму:
co = 10м m/s
Вредност ове брзине подудара се се са раније измереном вредношћу брзине
светлости у вакууму. То подударање Максвел је узео као главни аргумент да је
светлост заправо једна врста електромагнетних таласа.
Херц је то експериментално потврдио 1888. године.
У супстанцијалној средини брзина е-м таласа је мања и зависи од својстава средине.

16. Електомагнетни таласи
Брзина електромагнетних таласа
Формула која повезује брзину простирања таласа, његову
таласну дужину и фреквенцу, има (формално) исти облик
који се користи и за механичке таласе;
c= λ ∙ ν
Брзина електромагнетних таласа једнака је производу његове
таласне дужине и фреквенце.