2. Гіпотеза Максвела

Англійський фізик Дж. Максвелл дійшов висновку, що маг­нітне поле, яке змінюється з часом, породжує електричне поле. Це дуже важливий висновок: адже породження електричного поля магнітним полем відбувається навіть там, де немає провідного кон­туру й не виникає електричний струм. Як бачимо, магнітне поле може не тільки передавати магнітні взаємодії, але й бути причиною появи іншої форми матерії — електричного поля.

Електричне поле, утворене змінним магнітним полем, є вихро­вим, тобто його силові лінії є замкнутими.

Керуючись принципом симетрії, Максвелл висловив гіпотезу, що й змінне електричне поле породжує магнітне поле.

Спираючись на той факт, що електричне поле породжується змінним магнітним полем, а магнітне поле — змінним електрич­ним, Максвелл дійшов висновку:

Електричного й магнітного поля не існує окремо, незалежно одне від одного, існує єдине електромагнітне поле.

На частинку, що має заряд q і рухається в електромагнітному

полі, діє узагальнювальна сила Лоренца , яку можна визначити за формулою:

де — електрична складова узагальнювальної сили Лоренца;

— магнітна складова узагальнювальної сили Лоренца.

Відповідно до гіпотези Максвелла змінні електричного й маг­нітного поля не можуть існувати одне без іншого.

Електромагнітне поле має властивість безперервності: якщо в деяких точках A і B простору існує електромагнітне поле, то воно існує й у просторі між цими точками. Електромагнітне поле поширюється в просторі з кінцевою швидкістю, що у вакуумі до­рівнює швидкості поширення світла — 3· 10⁸ м/с.

Зміст самостійної роботи:

Підготувати повідомлення на тему «Д. Максвел та його гіпотези»

Тема 4. Електромагнітні хвилі

План самостійної роботи до теми

№ сам. роботи	Кількість годин на роботу	Теми самостійних робіт
12.	1	Резонанс у колі змінного струму
13.	1	Трансформатор
14.	1	Генератор незатухаючих електромагнітних коливань
15.	1	Досліди Герца
16.	1	Принцип радіотелефонного зв’язку
17.	1	Радіолокація. Телебачення

1. Резонанс у колі змінного струму

План

1. Умови виникнення резонансу в електрично­му колі.

2. Використання резонансу

1. Умови виникнення резонансу в електричному колі

В ідеальному коливальному контурі можуть існувати вільні електромагнітні коливання, власна частота яких визначається за формулою Томсона:

З'єднаємо коливальну систему із джерелом змінної напруги — генератором. ЕРС генератора буде створювати в контурі змінний електричний струм, частота якого збігатиметься із частотою змі­ни ЕРС, тобто в контурі виникнуть вимушені електромагнітні ко­ливання.

Якщо змінювати ємність конденсатора або індуктивність ко­тушки, змінюючи тим самим власну частоту коливань контуру, то можна помітити, що:

1) під час наближення власної частоти контуру до частоти зміни зовнішньої ЕРС амплітуда вимушених коливань сили струму буде збільшуватися;

2) чим більший активний опір контуру, тим слабше виражений сплеск амплітуди коливань сили струму.

Характер залежності сили струму від частоти за постійного зна­чення напруги U можна передбачити на основі аналізу закону Ома для кола змінного струму:

Амплітуда сили струму буде максимальною за мінімального повного опору. Опір R не залежить від частоти, а мінімальне зна­чення квадрата різниці й дорівнює нулю. Тому максимальна амплітуда сили струму виникає, якщо:

= .

Ця рівність справедлива, якщо частота вимушених коливань збігається із частотою власних коливань у контурі:

Резонанс напруг полягає в різкому збільшенні амплітудного значення сили струму I_max за умови, що частота змінної напруги збігається із частотою власних коливань у контурі з котушки й конденсатора.

На рисунку показана залежність I_max ( ) за різних значень ак­тивного опору кола. Резонанс є «гострим» (тобто графік функції

I_max ( ) має вузький високий максимум) за малих значень активно­го опору. А коли активний опір дуже великий, то резонанс взагалі не спостерігають.