Параграф 52 Физика 9 класс Пёрышкин | Конспект

Электромагнитное поле. Электромагнитные волны

Электрическое и магнитное поля
Электрическое поле создается неподвижными зарядами, в то время как магнитное поле возникает при движении заряженных частиц. Однако, если электрическое поле возникает и вокруг неподвижных зарядов, то магнитное поле существует только при их движении. В 1831 году Майкл Фарадей открыл явление электромагнитной индукции, которое показало, что изменение магнитного поля приводит к возникновению электрического тока в замкнутом контуре. Возникновение этих полей взаимосвязано, что стало основой для дальнейших открытий Джеймса Максвелла.

Работа Джеймса Максвелла
Джеймс Максвелл сформулировал теорию, объединившую электрическое и магнитное поля. Он предположил, что изменение одного из полей неизбежно приводит к появлению другого. Основной вывод Максвелла заключался в том, что изменяющееся во времени магнитное поле создает электрическое поле, и наоборот. На основе этого он предсказал существование электромагнитных волн, которые являются комбинацией электрических и магнитных колебаний.

Взаимодействие электрических и магнитных полей
Электрические и магнитные поля взаимодействуют и порождают друг друга. Источником переменного электрического поля может быть как заряженная частица, так и переменное магнитное поле. Если такие поля взаимодействуют в пространстве, то они могут образовывать замкнутую систему — электромагнитное поле. Силовые линии электрического поля начинаются и заканчиваются на зарядах, а магнитного — всегда замкнуты. Это взаимодействие подтверждается опытом, когда переменное электрическое поле создаёт магнитное поле и наоборот.

Распространение электромагнитных волн
Распространение электромагнитных волн происходит с конечной скоростью и в вакууме, и в других средах. Эти волны несут энергию и могут переносить её на большие расстояния. Скорость распространения электромагнитных волн в вакууме составляет около 300 000 км/с, что было теоретически предсказано Максвеллом и затем подтверждено экспериментально. Такие волны являются основой электромагнитного спектра, который включает радио, микроволны, свет и рентгеновское излучение.

Механизм образования волн
Электромагнитные волны состоят из взаимоперпендикулярных электрического и магнитного полей, которые распространяются в пространстве. Переменное электрическое поле порождает переменное магнитное, и это взаимодействие продолжается, создавая электромагнитную волну. Вектор электрического поля и вектор магнитного поля изменяются синхронно и определяют направление распространения волны.

Скорость электромагнитных волн
Скорость распространения электромагнитных волн зависит от свойств среды. В вакууме эта скорость равна c≈300000 км/с. В веществах она уменьшается в зависимости от плотности среды. Относительное снижение скорости света в веществе определяется показателем преломления. Например, для воды и стекла скорость электромагнитных волн меньше, чем в воздухе.

Обобщение теории Максвелла
Теория Максвелла объединила электрические и магнитные явления в единое целое, объяснив не только их взаимосвязь, но и предсказав электромагнитные волны. Максвелл показал, что световые волны — это одна из форм электромагнитных волн, которые распространяются в пространстве с конечной скоростью. Теория Максвелла стала основой для развития физики полей и объяснения природы света.