Što je elektromagnetski val i kako nastaje? Utjecaj elektromagnetskih valova na ljudsko zdravlje. Kako gustoća energije elektromagnetskog polja ovisi o jakosti električnog polja?

), opisujući elektromagnetsko polje, teorijski je pokazao da elektromagnetsko polje u vakuumu može postojati u nedostatku izvora - naboja i struja. Polje bez izvora ima oblik valova koji se šire konačnom brzinom, koja je u vakuumu jednaka brzini svjetlosti: S= 299792458±1,2 m/s. Usklađivanje brzine širenja Elektromagnetski valovi u vakuumu pri prethodno izmjerenoj brzini svjetlosti omogućilo je Maxwellu da zaključi da su svjetlost elektromagnetski valovi. Sličan zaključak kasnije je bio osnova elektromagnetske teorije svjetlosti.

Godine 1888. primljena je teorija elektromagnetskih valova eksperimentalna potvrda u pokusima G. Hertza. Korištenje izvora visoki napon i vibratora (vidi Hertzov vibrator), Hertz je uspio izvesti suptilne eksperimente kako bi odredio brzinu širenja elektromagnetskog vala i njegovu duljinu. Eksperimentalno je potvrđeno da je brzina širenja elektromagnetskog vala jednaka brzini svjetlosti, čime je dokazana elektromagnetska priroda svjetlosti.

Elektromagnetski valovi rezultat su dugogodišnjih rasprava i tisuća eksperimenata. Dokaz prisutnosti sila prirodnog podrijetla sposobnih preokrenuti postojeće društvo. To je zapravo prihvaćanje jednostavne istine – premalo znamo o svijetu u kojem živimo.

Fizika je kraljica među prirodnim znanostima, sposobna dati odgovore na pitanja o podrijetlu ne samo života, već i samog svijeta. Znanstvenicima daje mogućnost proučavanja električnih i magnetskih polja čija interakcija stvara EMF (elektromagnetske valove).

Što je elektromagnetski val

Nedavno je na ekranima naše zemlje izašao film "Rat struja" (2018.), koji s dozom fikcije govori o sporu između dva velika znanstvenika Edisona i Tesle. Jedan je pokušao dokazati prednosti istosmjerna struja, drugi je iz varijable. Ova duga bitka završila je tek u sedmoj godini dvadeset i prvog stoljeća.

Na samom početku “bitke” jedan drugi znanstvenik, koji se bavi teorijom relativnosti, opisao je elektricitet i magnetizam kao slične pojave.

U tridesetoj godini devetnaestog stoljeća, engleski fizičar Faraday otkrio je fenomen elektromagnetska indukcija i uveo pojam jedinstva električnog i magnetskog polja. Također je tvrdio da je kretanje u ovom polju ograničeno brzinom svjetlosti.

Malo kasnije, teorija engleskog znanstvenika Maxwella je rekla da elektricitet uzrokuje magnetski učinak, a magnetizam uzrokuje pojavu električno polje. Budući da se oba ova polja kreću u prostoru i vremenu, stvaraju poremećaje, odnosno elektromagnetske valove.

Jednostavno rečeno, elektromagnetski val je prostorni poremećaj elektromagnetsko polje.

Postojanje elektromagnetskih valova eksperimentalno je dokazao njemački znanstvenik Hertz.

Elektromagnetski valovi, njihova svojstva i karakteristike

Elektromagnetske valove karakteriziraju sljedeći čimbenici:

• duljina (prilično širok raspon);
• frekvencija;
• intenzitet (ili amplituda vibracija);
• količina energije.

Osnovno svojstvo svih elektromagnetskih zračenja je njihova valna duljina (u vakuumu), koja se obično izražava u nanometrima za spektar vidljive svjetlosti.

Svaki nanometar predstavlja tisućinki dio mikrometra i mjeri se udaljenošću između dva uzastopna vrha (vrha).

Odgovarajuća frekvencija emisije vala je broj sinusoidnih oscilacija i obrnuta proporcionalnost valna duljina.

Frekvencija se obično mjeri u hercima. Dakle, duži valovi odgovaraju zračenju niže frekvencije, a kraći valovi odgovaraju zračenju visoke frekvencije.

Osnovna svojstva valova:

• refrakcija;
• odraz;
• apsorpcija;
• smetnje.

Brzina elektromagnetskog vala

Stvarna brzina širenja elektromagnetskog vala ovisi o materijalu medija, njegovoj optičkoj gustoći i prisutnosti čimbenika kao što je tlak.

Osim, raznih materijala imaju različite gustoće “pakiranja” atoma; što su bliže, udaljenost je manja, a brzina veća. Kao rezultat toga, brzina elektromagnetskog vala ovisi o materijalu kroz koji putuje.

Slični eksperimenti provode se u hadronskom sudaraču, gdje je glavni instrument utjecaja nabijena čestica. studiranje elektromagnetske pojave tamo se događa na kvantnoj razini, kada se svjetlost razlaže na sitne čestice – fotone. Ali kvantna fizika– ovo je posebna tema.

Prema teoriji relativnosti, najveća brzina širenja valova ne može premašiti brzinu svjetlosti. Maxwell je u svojim djelima opisao konačnost ograničenja brzine, objašnjavajući to prisutnošću novog polja - etera. Suvremena službena znanost još nije proučavala takav odnos.

Elektromagnetsko zračenje i njegove vrste

Elektromagnetsko zračenje sastoji se od elektromagnetskih valova, koji se promatraju kao oscilacije električnog i magnetskog polja, šireći se brzinom svjetlosti (300 km u sekundi u vakuumu).

Kada EM zračenje stupa u interakciju s materijom, njegovo se ponašanje kvalitativno mijenja kako se mijenja frekvencija. Zašto se pretvara u:

1. Radio emisije. Na radio frekvencijama i mikrovalnim frekvencijama, em zračenje stupa u interakciju s materijom uglavnom u obliku zajedničkog skupa naboja koji su raspoređeni po veliki broj zahvaćeni atomi.
2. Infracrveno zračenje. Za razliku od niskofrekventnog radijskog i mikrovalnog zračenja, infracrveni emiter obično stupa u interakciju s dipolima prisutnim u pojedinačnim molekulama, koji se mijenjaju na krajevima dok vibriraju kemijska veza na atomskoj razini.
3. Emisija vidljive svjetlosti. Kako se frekvencija povećava u vidljivom području, fotoni imaju dovoljno energije za promjenu vezane strukture nekih pojedinačnih molekula.
4. Ultraljubičasto zračenje. Frekvencija se povećava. Ultraljubičasti fotoni sada sadrže dovoljno energije (više od tri volta) da dvostruko djeluju na veze molekula, neprestano ih kemijski preuređujući.
5. Ionizirana radiacija. Na najvišim frekvencijama i najkraćim valnim duljinama. Apsorpcija tih zraka od strane tvari utječe na cijeli gama spektar. Najpoznatiji učinak je zračenje.

Što je izvor elektromagnetskih valova

Svijet je, prema mladoj teoriji o postanku svega, nastao zahvaljujući impulsu. Oslobodio je kolosalnu energiju, što je nazvano veliki prasak. Tako se pojavio prvi em-val u povijesti svemira.

Trenutno, izvori formiranja poremećaja uključuju:

• EMW emitira umjetni vibrator;
• rezultat titranja atomskih skupina ili dijelova molekula;
• ako postoji utjecaj na vanjsku ljusku tvari (na atomsko-molekularnoj razini);
• učinak sličan svjetlu;
• tijekom nuklearnog raspada;
• posljedica kočenja elektrona.

Razmjeri i primjena elektromagnetskog zračenja

Ljestvica zračenja odnosi se na veliki raspon frekvencija valova od 3·10 6 ÷10 -2 do 10 -9 ÷ 10 -14.

Svaki dio elektromagnetskog spektra ima širok raspon primjena u našem svakodnevnom životu:

1. Kratki valovi (mikrovalni). Ovi električni valovi koriste se kao satelitski signal jer mogu zaobići zemljinu atmosferu. Također, malo poboljšana verzija koristi se za grijanje i kuhanje u kuhinji - ovo je mikrovalna pećnica. Princip kuhanja je jednostavan - pod utjecajem mikrovalnog zračenja molekule vode se apsorbiraju i ubrzavaju, zbog čega se jelo zagrijava.
2. Duge smetnje koriste se u radiotehnologiji (radiovalovi). Njihova frekvencija ne dopušta prolaz oblacima i atmosferi, zahvaljujući čemu su nam dostupni FM radio i televizija.
3. Infracrvene smetnje izravno su povezane s toplinom. Gotovo ga je nemoguće vidjeti. Pokušajte primijetiti zraku s daljinskog upravljača TV-a bez posebne opreme, glazbeni centar ili radio u autu. Uređaji koji mogu čitati takve valove koriste se u vojskama zemalja (uređaji za noćno gledanje). Također u induktivnim štednjacima u kuhinjama.
4. Ultraljubičasto je također povezano s toplinom. Najjači prirodni “generator” takvog zračenja je sunce. Upravo zbog djelovanja ultraljubičastog zračenja nastaje preplanulost na ljudskoj koži. U medicini se ova vrsta valova koristi za dezinfekciju instrumenata, ubijanje klica i.
5. Gama-zrake su najjača vrsta zračenja u kojoj kratkovalni poremećaji sa visoka frekvencija. Energija sadržana u ovom dijelu elektromagnetskog spektra daje zrakama veću moć prodora. Primjenjivo u nuklearna fizika- mirno, nuklearno oružje- borbena uporaba.

Utjecaj elektromagnetskih valova na ljudsko zdravlje

Mjerenje učinaka emf-a na ljude odgovornost je znanstvenika. Ali ne morate biti stručnjak da biste procijenili intenzitet ionizirajućeg zračenja - ono izaziva promjene na razini ljudske DNK, što povlači za sobom ozbiljne bolesti poput onkologije.

Nije uzalud da se štetni učinci katastrofe nuklearne elektrane u Černobilu smatraju jednima od najopasnijih za prirodu. Nekoliko četvornih kilometara nekadašnjeg prekrasnog teritorija postalo je zona potpune isključenosti. Sve do kraja stoljeća, eksplozija u nuklearnoj elektrani Černobil predstavlja opasnost sve dok ne završi poluživot radionuklida.

Neke vrste emvalova (radio, infracrveno, ultraljubičasto) ne uzrokuju veliku štetu ljudima i uzrokuju samo nelagodu. Uostalom, magnetsko polje zemlje praktički ne osjećamo, ali emf iz mobilnog telefona može uzrokovati glavobolja(učinak na živčani sustav).

Kako biste zaštitili svoje zdravlje od elektromagnetizma, trebali biste jednostavno primijeniti razumne mjere opreza. Umjesto stotina sati računalna igra izaći u šetnju.

Tehnološki napredak je obrnuta strana. Globalna uporaba razne opreme, pokretan električnom energijom, uzrokovao je onečišćenje, koje je dobilo naziv - elektromagnetski šum. U ovom članku ćemo pogledati prirodu ovog fenomena, stupanj njegovog utjecaja na ljudsko tijelo i mjere zaštite.

Što je to i izvori zračenja

Elektromagnetsko zračenje su elektromagnetski valovi koji nastaju kada je magnetsko ili električno polje poremećeno. Moderna fizika tumači ovaj proces u okviru teorije valno-čestičnog dualiteta. To jest, minimalni udio elektromagnetskog zračenja je kvant, ali istovremeno ima frekvencijsko-valna svojstva koja određuju njegove glavne karakteristike.

Spektar frekvencija zračenja elektromagnetskog polja omogućuje nam da ga klasificiramo u sljedeće vrste:

• radio frekvencija (to uključuje radio valove);
• toplinska (infracrvena);
• optički (to jest, vidljiv oku);
• zračenje u ultraljubičastom spektru i tvrdo (ionizirano).

Detaljan prikaz spektralnog raspona (skala elektromagnetskog zračenja) može se vidjeti na donjoj slici.

Priroda izvora zračenja

Ovisno o podrijetlu, izvori zračenja elektromagnetskih valova u svjetskoj praksi obično se klasificiraju u dvije vrste, i to:

• smetnje elektromagnetskog polja umjetnog podrijetla;
• zračenje koje dolazi iz prirodnih izvora.

Zračenja koja izviru iz magnetskog polja oko Zemlje, električni procesi u atmosferi našeg planeta, nuklearna fuzija u dubini sunca – svi su prirodnog porijekla.

Što se tiče umjetnih izvora, oni nuspojava uzrokovana radom raznih električnih mehanizama i uređaja.

Zračenje koje izlazi iz njih može biti niske i visoke razine. Stupanj intenziteta zračenja elektromagnetskog polja u potpunosti ovisi o razinama snage izvora.

Primjeri izvora s visokim razinama EMR uključuju:

• Električni vodovi obično su visokonaponski;
• sve vrste elektrotransporta, kao i popratna infrastruktura;
• televizijski i radio tornjevi, kao i mobilne i pokretne komunikacijske stanice;
• instalacije za pretvorbu napona električna mreža(osobito valovi koji izlaze iz transformatora ili distribucijske podstanice);
• dizala i druge vrste opreme za dizanje koja koristi elektromehaničko postrojenje.

Tipični izvori niske razine zračenja uključuju sljedeću električnu opremu:

• gotovo svi uređaji s CRT zaslonom (na primjer: terminal za plaćanje ili računalo);
• Različite vrste Kućanski aparati, počevši od glačala i završavajući s klimatskim sustavima;
• inženjerski sustavi koji pružaju opskrbu električnom energijom različitim objektima (to uključuje ne samo kabele za napajanje, već i prateću opremu, kao što su utičnice i brojila električne energije).

Vrijedno je istaknuti posebna oprema, koji se koristi u medicini, koji emitira jako zračenje (rendgenski aparati, MRI, itd.).

Utjecaj na ljude

Tijekom brojnih istraživanja radiobiolozi su došli do razočaravajućeg zaključka - dugotrajno zračenje elektromagnetskih valova može izazvati "eksploziju" bolesti, odnosno izazvati brzi razvoj patoloških procesa u ljudskom tijelu. Štoviše, mnogi od njih uzrokuju poremećaje na genetskoj razini.

Video: Kako to utječe elektromagnetska radijacija na ljudima.
https://www.youtube.com/watch?v=FYWgXyHW93Q

To se događa zbog činjenice da elektromagnetsko polje visoka razina biološka aktivnost, koja negativno utječe na žive organizme. Faktor utjecaja ovisi o sljedećim komponentama:

• priroda proizvedenog zračenja;
• koliko dugo i kojim intenzitetom traje.

Učinak zračenja na ljudsko zdravlje, koje je elektromagnetske prirode, izravno ovisi o lokaciji. Može biti lokalna ili opća. U potonjem slučaju dolazi do izloženosti velikih razmjera, na primjer, zračenju koje proizvode dalekovodi.

Prema tome, lokalno zračenje odnosi se na izloženost određenim dijelovima tijela. Dolazi iz elektronski sat ili elektromagnetski valovi mobitela, živopisan primjer lokalnog utjecaja.

Zasebno je potrebno napomenuti toplinski učinak visokofrekventnog elektromagnetskog zračenja na živu tvar. Energija polja se pretvara u Termalna energija(zbog vibracija molekula), ovaj efekt je osnova za rad industrijskih mikrovalnih emitera koji se koriste za grijanje razne tvari. Za razliku od koristi proizvodni procesi, toplinski učinci na ljudsko tijelo mogu biti štetni. S radiobiološkog gledišta, boravak u blizini "tople" električne opreme nije preporučljiv.

Potrebno je uzeti u obzir da smo u svakodnevnom životu redovito izloženi zračenju, a to se ne događa samo na poslu, već i kod kuće ili u kretanju po gradu. S vremenom se biološki učinak nakuplja i pojačava. Kako se elektromagnetski šum povećava, broj karakterističnih bolesti mozga odn živčani sustav. Imajte na umu da je radiobiologija prilično mlada znanost, tako da šteta koju elektromagnetsko zračenje uzrokuje živim organizmima nije temeljito proučena.

Slika prikazuje razinu elektromagnetskih valova koje proizvode konvencionalni kućanski uređaji.

Imajte na umu da razina jakosti polja značajno opada s udaljenošću. Odnosno, da bi se smanjio njegov učinak, dovoljno je udaljiti se od izvora na određenu udaljenost.

Formula za izračunavanje norme (standardizacije) zračenja elektromagnetskog polja navedena je u relevantnim GOST-ovima i SanPiN-ovima.

Zaštita od zračenja

U proizvodnji se apsorbirajući (zaštitni) zasloni aktivno koriste kao sredstva za zaštitu od zračenja. Nažalost, nije moguće zaštititi se od zračenja elektromagnetskog polja pomoću takve opreme kod kuće, jer nije za to dizajnirana.

• kako bi se utjecaj zračenja elektromagnetskog polja sveo na gotovo nulu, trebali biste se udaljiti od dalekovoda, radio i televizijskih tornjeva na udaljenosti od najmanje 25 metara (potrebno je uzeti u obzir snagu izvora);
• za CRT monitore i televizore ta je udaljenost znatno manja - oko 30 cm;
• Elektronski satovi ne smiju se stavljati blizu jastuka, optimalna udaljenost za njih više od 5 cm;
• što se tiče radija i Mobiteli, ne preporučuje se približavanje na manje od 2,5 centimetra.

Imajte na umu da mnogi ljudi znaju koliko je opasno stajati pored vodovi visokog napona prijenos energije, ali većina ljudi ne pridaje važnost običnim kućanskim električnim uređajima. Iako je dovoljno staviti jedinica sustava na podu ili ga odmaknite dalje, i zaštitit ćete sebe i svoje najmilije. Savjetujemo vam da to učinite, a zatim izmjerite pozadinu s računala pomoću detektora zračenja elektromagnetskog polja kako biste jasno provjerili njegovo smanjenje.

Ovaj se savjet odnosi i na smještaj hladnjaka; Kuhinjski stol, praktično, ali nesigurno.

Niti jedna tablica ne može točno navesti sigurna udaljenost od određene električne opreme, budući da zračenje može varirati, ovisno o modelu uređaja i zemlji proizvodnje. U ovom trenutku ne postoji jedinstveni međunarodni standard, tako da različite zemlje standardi se mogu značajno razlikovati.

Intenzitet zračenja može se točno odrediti pomoću poseban uređaj– fluksmetar. Prema standardima usvojenim u Rusiji, najveća dopuštena doza ne smije biti veća od 0,2 µT. Preporučamo mjerenje u stanu pomoću gore navedenog uređaja za mjerenje stupnja zračenja elektromagnetskog polja.

Pokušajte smanjiti vrijeme izlaganja zračenju, odnosno nemojte se dugo zadržavati u blizini električnih uređaja koji rade. Na primjer, uopće nije potrebno stalno stajati uz električni štednjak ili mikrovalnu pećnicu dok kuhate. Što se tiče električne opreme, možete primijetiti da toplo ne znači uvijek sigurno.

Uvijek isključite električne uređaje kada ih ne koristite. Ljudi ga često ostavljaju uključenim razne uređaje, ne uzimajući u obzir da u ovom trenutku elektromagnetsko zračenje izlazi iz električne opreme. Isključite prijenosno računalo, pisač ili drugu opremu; nema potrebe da se ponovno izlažete zračenju;

M. Faraday je uveo pojam polja:

oko stacionarnog naboja nastaje elektrostatičko polje,

Oko pokretnih naboja (struje) nastaje magnetsko polje.

Godine 1830. M. Faraday otkrio je fenomen elektromagnetske indukcije: pri promjeni magnetskog polja pojavljuje se vrtložno električno polje.

Slika 2.7 - Vrtložno električno polje

Gdje,
- vektor jakosti električnog polja,
- vektor magnetske indukcije.

Izmjenično magnetsko polje stvara vrtložno električno polje.

Godine 1862. D.K. Maxwell je iznio hipotezu: kada se električno polje promijeni, pojavljuje se vrtložno magnetsko polje.

Pojavila se ideja o jedinstvenom elektromagnetskom polju.

Slika 2.8 - Jedinstveno elektromagnetsko polje.

Izmjenično električno polje stvara vrtložno magnetsko polje.

Elektromagnetsko polje- ovo je poseban oblik materije - kombinacija električnog i magnetskog polja. Izmjenična električna i magnetska polja postoje istovremeno i tvore jedno elektromagnetsko polje. Materijal je:

Očituje se djelovanjem i na stacionarne i na pokretne naboje;

Širi se velikom ali ograničenom brzinom;

Ona postoji bez obzira na našu volju i želje.

Kada je brzina naboja nula, postoji samo električno polje. Pri konstantnoj brzini punjenja nastaje elektromagnetsko polje.

Ubrzanim kretanjem naboja emitira se elektromagnetski val koji se u prostoru širi konačnom brzinom .

Razvoj ideje o elektromagnetskim valovima pripada Maxwellu, ali Faraday je već nagađao o njihovom postojanju, iako se bojao objaviti djelo (čitano je više od 100 godina nakon njegove smrti).

Glavni uvjet za pojavu elektromagnetskog vala je ubrzano kretanje električnih naboja.

Što je elektromagnetski val može se lako ilustrirati pomoću sljedećeg primjera. Ako bacite kamenčić na površinu vode, na površini će se formirati valovi koji će se širiti u krugovima. Oni se kreću od izvora svog nastanka (poremećaja) određenom brzinom širenja. Za elektromagnetske valove smetnje su električna i magnetska polja koja se kreću u prostoru. Elektromagnetsko polje koje se mijenja tijekom vremena nužno uzrokuje pojavu izmjeničnog magnetskog polja, i obrnuto. Ova polja su međusobno povezana.

Glavni izvor spektra elektromagnetskih valova je zvijezda Sunce. Dio spektra elektromagnetskih valova vidljiv je ljudskom oku. Ovaj spektar nalazi se u rasponu od 380...780 nm (slika 2.1). U vidljivom spektru oko drugačije osjeća svjetlost. Elektromagnetske vibracije različitih valnih duljina uzrokuju osjet svjetlosti različitih boja.

Slika 2.9 - Spektar elektromagnetskih valova

Dio spektra elektromagnetskih valova koristi se u radiotelevizijske i komunikacijske svrhe. Izvor elektromagnetskih valova je žica (antena) u kojoj nastaje titranje električni naboji. Proces formiranja polja, koji je započeo u blizini žice, postupno, točku po točku, pokriva cijeli prostor. Što je veća frekvencija naizmjenična struja, prolazeći kroz žicu i generirajući električno ili magnetsko polje, intenzivniji su radiovalovi određene duljine koje stvara žica.

Radio(lat. radio - zračiti, emitirati zrake ← radius - zraka) - vrsta bežične komunikacije u kojoj se kao nositelj signala koriste radiovalovi koji se slobodno šire prostorom.

Radio valovi(od radija...), elektromagnetski valovi valne duljine > 500 µm (frekvencija< 6×10 12 Гц).

Radio valovi su električna i magnetska polja koja se mijenjaju tijekom vremena. Brzina širenja radio valova u slobodnom prostoru je 300 000 km/s. Iz toga se može odrediti radiovalna duljina (m).

λ=300/f, gdjef - frekvencija (MHz)

Zvučne vibracije u zraku nastale tijekom telefonskog razgovora mikrofonom se pretvaraju u električne vibracije zvučne frekvencije koje se putem žica prenose do opreme pretplatnika. Tamo, na drugom kraju linije, pretvaraju se pomoću telefonskog odašiljača u vibracije zraka koje pretplatnik percipira kao zvukove. U telefoniji, komunikacijsko sredstvo kruga su žice, u radiodifuziji - radio valovi.

"Srce" odašiljača bilo koje radio postaje je generator - uređaj koji proizvodi oscilacije visoke, ali strogo konstantne frekvencije za određenu radio stanicu. Ove radiofrekventne oscilacije, pojačane do potrebne snage, ulaze u antenu i pobuđuju elektromagnetske oscilacije točno iste frekvencije - radio valove - u prostoru koji je okružuje. Brzina radiovalova koji se udaljavaju od antene radijske postaje jednaka je brzini svjetlosti: 300 000 km/s, što je gotovo milijun puta brže od širenja zvuka u zraku. To znači da ako je odašiljač bio uključen u određenom trenutku na Moskovskoj radiodifuznoj postaji, tada će njegovi radio valovi doći do Vladivostoka za manje od 1/30 s, a zvuk će se tijekom tog vremena proširiti samo 10- 11 m.

Radio valovi se ne šire samo u zraku, već i tamo gdje ga nema, na primjer, u svemiru. Po tome se razlikuju od zvučni valovi, za što je prijeko potreban zrak ili neki drugi gusti medij, poput vode.

Elektromagnetski val – elektromagnetsko polje koje se širi u prostoru (oscilacije vektora
). U blizini naboja mijenjaju se električno i magnetsko polje s faznim pomakom p/2.

Slika 2.10 - Jedinstveno elektromagnetsko polje.

Na velikoj udaljenosti od naboja električno i magnetsko polje mijenjaju se u fazi.

Slika 2.11 - Sinfazna promjena električnog i magnetskog polja.

Elektromagnetski val je transverzalni. Smjer brzine elektromagnetskog vala podudara se sa smjerom kretanja desnog vijka pri okretanju ručke vektorskog gimleta vektorirati .

Slika 2.12 - Elektromagnetski val.

Štoviše, u elektromagnetskom valu odnos je zadovoljen
, gdje je c brzina svjetlosti u vakuumu.

Maxwell je teorijski izračunao energiju i brzinu elektromagnetskih valova.

Tako, energija vala izravno je proporcionalna četvrtoj potenciji frekvencije. To znači da valovi moraju biti visoke frekvencije da bi se lakše detektirali.

Elektromagnetske valove otkrio je G. Hertz (1887.).

Zatvoreni oscilatorni krug ne emitira elektromagnetske valove: sva energija električnog polja kondenzatora pretvara se u energiju magnetskog polja zavojnice. Frekvencija titranja određena je parametrima oscilatornog kruga:
.

Slika 2.13 - Oscilatorni krug.

Za povećanje frekvencije potrebno je smanjiti L i C, tj. razvijte zavojnicu do ravne žice i, jer
, smanjite površinu tanjura i raširite ih maksimalna udaljenost. Iz ovoga možemo vidjeti da ćemo u biti imati ravan vodič.

Takav uređaj naziva se Hertzov vibrator. Sredina je izrezana i spojena na visokofrekventni transformator. Između krajeva žica na kojima su pričvršćeni kuglični vodiči preskače električna iskra koja je izvor elektromagnetskog vala. Val se širi tako da vektor jakosti električnog polja oscilira u ravnini u kojoj se nalazi vodič.

Slika 2.14 - Hertzov vibrator.

Postavite li isti vodič (antenu) paralelno s emiterom, tada će naboji u njemu početi oscilirati i između vodiča će skakati slabe iskre.

Hertz je eksperimentalno otkrio elektromagnetske valove i izmjerio njihovu brzinu, koja se podudara s onom koju je izračunao Maxwell i jednaka c = 3. 10 8 m/s.

Izmjenično električno polje stvara izmjenično magnetsko polje, koje pak stvara izmjenično električno polje, odnosno antena koja pobuđuje jedno od polja uzrokuje pojavu jednog elektromagnetskog polja. Najvažnije svojstvo ovog polja je da se ono širi u obliku elektromagnetskih valova.

Brzina širenja elektromagnetskih valova u mediju bez gubitaka ovisi o relativnoj dielektričnoj i magnetskoj propusnosti medija. Za zrak je magnetska propusnost medija jednaka jedinici, stoga je brzina širenja elektromagnetskih valova u ovom slučaju jednaka brzini svjetlosti.

Antena može biti okomita žica koju napaja visokofrekventni generator. Generator troši energiju da ubrza kretanje slobodnih elektrona u vodiču, a ta energija se pretvara u izmjenično elektromagnetsko polje, odnosno elektromagnetske valove. Što je veća frekvencija struje generatora, to se brže mijenja elektromagnetsko polje i intenzivnije je zacjeljivanje valova.

Antenska žica povezana je poput električnog polja, električni vodovi koji počinju na pozitivnim i završavaju na negativnim nabojima, te magnetsko polje, čije se linije zatvaraju oko struje žice. Što je period titranja kraći, to manje vremena ostaje da se energija vezanih polja vrati u žicu (odnosno u generator) i više se pretvara u slobodna polja, koja se dalje šire u obliku elektromagnetskih valova. Efektivno zračenje elektromagnetskih valova događa se pod uvjetom da su valna duljina i duljina žice koja emitira surazmjerne.

Dakle, može se utvrditi da radio val- ovo je elektromagnetsko polje koje nije povezano s emiterom i uređajima za formiranje kanala, slobodno se širi u prostoru u obliku vala s frekvencijom osciliranja od 10 -3 do 10 12 Hz.

Oscilacije elektrona u anteni stvara izvor periodički promjenjive emf s periodom T. Ako je u nekom trenutku polje na anteni imalo maksimalnu vrijednost, istu će vrijednost imati i nakon nekog vremena T. Tijekom tog vremena, elektromagnetsko polje koje je u početku postojalo na anteni pomaknut će se na udaljenost

λ = υT (1)

Naziva se minimalna udaljenost između dviju točaka u prostoru na kojoj polje ima istu vrijednost valna duljina. Kao što slijedi iz (1), valna duljina λ ovisi o brzini njezina širenja i periodu titranja elektrona u anteni. Jer frekvencija Trenutno f = 1/T, zatim valnu duljinu λ = υ / f .

Radio veza uključuje sljedeće glavne dijelove:

Odašiljač

Prijamnik

Okolina u kojoj se šire radio valovi.

Odašiljač i prijamnik su upravljivi elementi radio veze, jer možete povećati snagu odašiljača, spojiti učinkovitiju antenu i povećati osjetljivost prijemnika. Medij je nekontrolirani element radio veze.

Razlika između radiokomunikacijske linije i žičane linije je u tome što se u žičanim vodovima kao spojna karika koriste žice ili kabeli, koji su upravljivi elementi (možete im mijenjati električne parametre).

Malo ljudi zna da zračenje elektromagnetske prirode prožima cijeli Svemir. Elektromagnetski valovi nastaju kada se šire u prostoru. Ovisno o frekvenciji titranja valovi se uvjetno dijele na vidljivu svjetlost, radiofrekvencijski spektar, infracrveni pojasevi itd. Dokazano je praktično postojanje elektromagnetskih valova empirijski 1880. godine njemački znanstvenik G. Hertz (usput, po njemu je nazvana mjerna jedinica frekvencije).

Iz kolegija fizike znamo što je to posebna vrsta materija. Iako se samo mali dio toga može vidjeti vidom, njegov utjecaj na materijalni svijet ogroman. Elektromagnetski valovi su sekvencijalno širenje u prostoru međudjelovanja vektora jakosti magnetskog i električnog polja. Međutim, riječ "distribucija" u u ovom slučaju nije sasvim točno: govorimo o, odnosno o valovitom poremećaju prostora. Razlog koji generira elektromagnetske valove je pojava u prostoru električnog polja koje se mijenja tijekom vremena. I, kao što znate, postoji izravna veza između električne i magnetska polja. Dovoljno je sjetiti se pravila prema kojem postoji magnetsko polje oko svakog vodiča s strujom. Čestica zahvaćena elektromagnetskim valovima počinje oscilirati, a budući da postoji kretanje, to znači da postoji i zračenje energije. Električno polje co se prenosi na susjednu česticu u mirovanju, kao rezultat ponovno se stvara polje električne prirode. A budući da su polja međusobno povezana, sljedeće se pojavljuje magnetsko polje. Proces se širi poput lavine. U ovom slučaju nema stvarnog kretanja, već samo vibracije čestica.

O prilici praktičnu upotrebu O tome su fizičari dugo razmišljali. U moderni svijet Energija elektromagnetskih valova toliko se koristi da je mnogi niti ne primjećuju, uzimajući je zdravo za gotovo. Eklatantan primjer- radio valovi, bez kojih rad televizora i Mobiteli.

Proces se odvija na sljedeći način: modulirani metalni vodič posebnog oblika (antena) neprestano se prenosi, zbog svojstava električne struje, oko vodiča nastaje električno, a potom i magnetsko polje, što rezultira emisijom elektromagnetskih valova. Budući da su modulirani, nose određeni red, kodiranu informaciju. Uhvatiti potrebne frekvencije, na prijemniku se ugrađuje prijemna antena posebnog dizajna. Omogućuje vam odabir iz općeg elektromagnetska pozadina potrebne frekvencije. Kad dođu do metalnog prijemnika, valovi se djelomično pretvaraju u struja originalna modulacija. Zatim idu do jedinice za pojačalo i kontroliraju rad uređaja (pomiču difuzor zvučnika, okreću elektrode u TV ekranima).

Struja koju proizvode elektromagnetski valovi može se lako vidjeti. Da biste to učinili, dovoljno je da gola jezgra kabela koji ide od antene do prijemnika dodirne zajedničku masu (radijator grijanja. U ovom trenutku iskra skoči između zemlje i jezgre - to je manifestacija Struja koju stvara antena je veća što je odašiljač bliži i snažniji. Konfiguracija antene također ima značajan utjecaj.

Još jedna manifestacija elektromagnetskih valova s ​​kojom se mnogi svakodnevno susreću u svakodnevnom životu je uporaba mikrovalna pećnica. Linije jakosti rotirajućeg polja prelaze objekt i prenose dio svoje energije, zagrijavajući ga.