Электромагниттік толқынның қасиеттері. Умов-Пойнтинг векторы.

Электромагниттік индукция қ ұ былысын оқ ығ анда магнит ө рісінің ө згеруі электр ө рісінің пайда болуына ә келіп соқ тыратынын байқ ағ ан едік. 1865 жылы Максвелл осығ ан кері қ ұ былыстан, яғ ни электр ө рісінің ө згеруі магнит ө рісінің пайда болуына ә келіп соғ уы мү мкін деген жорамал айтқ ан болатынды. Кейіннен бұ л жорамал дә лелденді.

Сонымен, электромагниттік индукция қ ұ былысы мынадай екі қ ұ былысты қ амтиды:

1. Кең істіктің бір нү ктесіндегі магнит ө рісі индукциясының () ө згеруі кө ршілес нү ктелерде кернеулігі ө згеріп отыратын қ ұ йынды электр ө рісінің пайда болуына себепші болады. Электр ө рісінің кү ш сызық тары магнит ө рісінің кү ш сызық тары орап жә не оның жазық тығ ына перпендикуляр орналасады (3-сурет). Қ ұ йынды электр ө рісі векторлық шамамен сипатталады, оны ө ріс қ ұ йыны немесе ө ріс роторы деп атайды.

3-сурет.

2. Кең істіктің бір нү ктесіндегі электр ө рісінің кернеулігінің (Е) ө згеруі кө ршілес нү ктелерде индукциясы ө згеріп отыратын қ ұ йынды магнит ө рісінің (В) пайда болуына себепші болады. магнит ө рісінің кү ш сызық тары электр ө рісінің кү ш сызық тарын орап алып, оның жазық тығ ына перпендикуляр орналасады (2-сурет).

Пайда болғ ан қ ұ йынды магнит ө рісінің роторы тоқ ө ткізбейтін ортада электр кернеулігінің ө згеру жылдамдығ ына тура пропорционал болады, яғ ни кең істіктің бір нү ктесінде айнымалы магнит ө рісі немесе электр ө рісі бар болса, онда айнымалы қ ұ йынды электр жә не магнит ө рістерінің туғ ызылуын қ амтамасыз етеді. Міне, осы ө рісті электромагниттік ө ріс деп атайды. Вакуумда немесе ортада электромагниттік ө рістің таралуын электромагниттік толқ ындар деп атайды. Электромагниттік толқ ындардың қ асиеттерін қ арастырайық:

а) Электромагниттік толқ ындардың ортадағ ы таралу жылдамдығ ы Максвелл тең деуімен анық талады:

(14)

Мұ ндағ ы - жарық тың вакуумдағ ы жылдамдығ ы;

б) Электромагниттік толқ ындар кө лденең толқ ындар болып есептеледі. жә не векторлары біріне-бірі перпендикуляр жә не олар жатқ ан жазық тық толқ ын таралу жылдамдығ ының векторына перпендикуляр болып келеді. Олардың модульдері былай байланысқ ан:

(15)

в) Егер жә не векторлары толқ ын жиілігі деп аталатын тұ рақ ты жиілікте гармоникалық тербеліс жасайтын болса, онда электромагниттік тербелістер монохромат тербелістер делінеді. - ө сінің бойымен таралатын жазық монохромат толқ ынының тең деуі былайша жазылады:

(16)

Мұ ндағ ы - электромагниттік толқ ындағ ы электр кернеулігі мен магнит индукциясының амплитудасы, толқ ынның циклдік жиілігі.

г) Электромагниттік толқ ындар энергиясының кө лемдік тығ ыздығ ы:

(17)

Мұ ндағ ы с – электромагниттік толқ ындардың вакуумдағ ы жылдамдығ ы. Электромагниттік толқ ындар таралғ анда энергия тасымалданады. Ол электр магнит ө рістерінің энергиясынан тұ рады. Біз электр жә не магнит ө рістерінің бірлік кө лемде тасымалдайтын энергиясын

(18)

формуласымен анық тағ анбыз. Ал электромагниттік ө рістің бірлік кө лемде тасымалдайтын энергиясы осы екеуінің қ осындысына тең:

(19)

Электромагниттік толқ ын жарық жылдамдығ ына тең жылдамдық пен таралады. (14) жә не (15) формулаларды еске алсақ:

(20)

Электромагниттік толқ ынның бірлік уақ ыт ішінде бірлік ауданнан алып ө тетін энергиясының шамасын энергия ағ ыны деп атайды. Ол:

(21)

-ді алғ аш енгізген Н.А. Умов еді, (21) ө рнегін Умов –Пойтинг векторы деп атайды;

д) Электромагниттік толқ ындар жолында кездескен кедергіге қ ысым тү сіреді:

(22)

Мұ ндағ ы –толқ ын энергиясының кө лемдік тығ ыздығ ының орташа мә ні, -шағ ылу коэффициенті, -тү су бұ рышы.

е) Электромагниттік толқ ын ұ зындығ ы () тербеліс жиілігі жә не толқ ынның ортадағ ы таралу жылдамдығ ымен тө мендегіше байланысқ ан:

(23)

Ал вакуумдағ ы (ауада) мұ ндағ ы –электромагниттік толқ ынның вакуумдағ ы жылдамдығ ы;

ж) Электромагниттік толқ ындар интерференцияланады жә не дифракцияланады.

Студенттердің ө зін-ө зі тексеруге арналғ ан сұ рақ тары:

1. Тербелмелі контур неден тұ рады?

2. Тербелмелі контур тең деуін жазың ыз.

3. Томсон формуласын жазың ыз.

4. Айнымалы ток ү шін Ом заң ын жазың ыз.

5. Толқ ын деген не?

6. Толқ ынның тү рлері: қ ума, кө лденең толқ ындар. Олардың анық тамалары.

7. Электромагниттік толқ ындар деген не?

Ұ сынылатын ә дебиеттер:

Негізгі ә дебиеттер: [5, б.60-79; 2, б.267-303]

Қ осымша ә дебиеттер: [5, б.131-136]