Elektromagnit to'lqin nima va u qanday hosil bo'ladi? Elektromagnit to'lqinlarning inson salomatligiga ta'siri. Elektromagnit maydonning energiya zichligi elektr maydon kuchiga qanday bog'liq?

), elektromagnit maydonni tavsiflab, nazariy jihatdan vakuumdagi elektromagnit maydon manbalar - zaryadlar va oqimlar bo'lmaganda mavjud bo'lishi mumkinligini ko'rsatdi. Manbalarsiz maydon cheklangan tezlikda tarqaladigan to'lqinlar shakliga ega bo'lib, vakuumda yorug'lik tezligiga teng: Bilan= 299792458±1,2 m/s. Tarqalish tezligini moslashtirish elektromagnit to'lqinlar vakuumda yorug'likning oldindan o'lchangan tezligida Maksvell yorug'lik elektromagnit to'lqinlar degan xulosaga kelishga imkon berdi. Shunga o'xshash xulosa keyinchalik yorug'likning elektromagnit nazariyasiga asos bo'ldi.

1888 yilda elektromagnit to'lqinlar nazariyasi qabul qilindi eksperimental tasdiqlash G. Xertzning tajribalarida. Manbadan foydalanish yuqori kuchlanish va vibratorlar (qarang Gerts vibratori), Hertz elektromagnit to'lqinning tarqalish tezligini va uning uzunligini aniqlash uchun nozik tajribalar o'tkazishga muvaffaq bo'ldi. Elektromagnit to'lqinning tarqalish tezligi yorug'lik tezligiga teng ekanligi eksperimental ravishda tasdiqlandi, bu yorug'likning elektromagnit xususiyatini isbotladi.

Elektromagnit to'lqinlar ko'p yillik munozaralar va minglab tajribalar natijasidir. Mavjud jamiyatni ko'tarishga qodir bo'lgan tabiiy kuchlarning mavjudligini isbotlash. Bu oddiy haqiqatning haqiqiy qabul qilinishi - biz yashayotgan dunyo haqida juda kam narsa bilamiz.

Fizika nafaqat hayotning, balki dunyoning kelib chiqishi haqidagi savollarga javob berishga qodir bo'lgan tabiat fanlarining malikasi. U olimlarga elektr va magnit maydonlarini o'rganish imkoniyatini beradi, ularning o'zaro ta'siri EMF (elektromagnit to'lqinlar) hosil qiladi.

Elektromagnit to'lqin nima

Yaqinda mamlakatimiz ekranlarida ikki buyuk olim Edison va Tesla o'rtasidagi tortishuv haqida hikoya qiluvchi "Oqimlar urushi" (2018) filmi chiqdi. Biri foydasini isbotlashga harakat qildi DC, ikkinchisi o'zgaruvchidan. Bu uzoq davom etgan jang faqat yigirma birinchi asrning yettinchi yilida tugadi.

"Jang" ning boshida nisbiylik nazariyasi ustida ishlaydigan boshqa bir olim elektr va magnitlanishni o'xshash hodisalar deb ta'rifladi.

O'n to'qqizinchi asrning o'ttizinchi yilida ingliz asli fizik Faraday bu hodisani kashf etdi. elektromagnit induksiya va elektr va magnit maydonlarining birligi atamasini kiritdi. U, shuningdek, bu sohadagi harakat yorug'lik tezligi bilan cheklanganligini ta'kidladi.

Biroz vaqt o'tgach, ingliz olimi Maksvellning nazariyasi elektr magnit ta'sirga olib keladi va magnitlanish paydo bo'lishini aytdi. elektr maydoni. Bu maydonlarning ikkalasi ham fazoda va vaqtda harakat qilganligi sababli ular buzilishlarni, ya'ni elektromagnit to'lqinlarni hosil qiladi.

Oddiy qilib aytganda, elektromagnit to'lqin fazoviy buzilishdir elektromagnit maydon.

Elektromagnit to'lqinlarning mavjudligi nemis olimi Gerts tomonidan eksperimental tarzda isbotlangan.

Elektromagnit to'lqinlar, ularning xossalari va xususiyatlari

Elektromagnit to'lqinlar quyidagi omillar bilan tavsiflanadi:

• uzunlik (juda keng diapazon);
• chastota;
• intensivligi (yoki tebranish amplitudasi);
• energiya miqdori.

Barcha elektromagnit nurlanishning asosiy xususiyati uning to'lqin uzunligi (vakuumda) bo'lib, u odatda ko'rinadigan yorug'lik spektri uchun nanometrlarda belgilanadi.

Har bir nanometr mikrometrning mingdan bir qismini ifodalaydi va ikkita ketma-ket cho'qqilar (cho'qqilar) orasidagi masofa bilan o'lchanadi.

Tegishli to'lqin emissiya chastotasi sinusoidal tebranishlar soni va teskari proportsionallik to'lqin uzunligi.

Chastota odatda Gertsda o'lchanadi. Shunday qilib, uzunroq to'lqinlar past chastotali nurlanishga, qisqaroq to'lqinlar esa yuqori chastotali nurlanishga mos keladi.

To'lqinlarning asosiy xususiyatlari:

• sinishi;
• aks ettirish;
• singdirish;
• aralashuv.

Elektromagnit to'lqin tezligi

Elektromagnit to'lqinning haqiqiy tarqalish tezligi muhitning materialiga, uning optik zichligiga va bosim kabi omillarning mavjudligiga bog'liq.

Bundan tashqari, turli materiallar atomlarning "qadoqlash" zichligi har xil bo'lsa, ular qanchalik yaqin joylashgan bo'lsa, masofa shunchalik qisqaroq va tezlik yuqori bo'ladi; Natijada, elektromagnit to'lqinning tezligi u o'tadigan materialga bog'liq.

Xuddi shunday tajribalar adron kollayderida ham amalga oshiriladi, bu erda asosiy ta'sir qilish vositasi zaryadlangan zarrachadir. O'qish elektromagnit hodisalar u erda kvant darajasida, yorug'lik mayda zarrachalarga - fotonlarga parchalanganda sodir bo'ladi. Lekin kvant fizikasi- Bu alohida mavzu.

Nisbiylik nazariyasiga ko'ra, to'lqin tarqalishining eng yuqori tezligi yorug'lik tezligidan oshmasligi kerak. Maksvell o'z asarlarida tezlik chegarasining chegaralanganligini tasvirlab, buni yangi maydon - efir mavjudligi bilan izohlagan. Zamonaviy rasmiy fan hali bunday munosabatlarni o'rganmagan.

Elektromagnit nurlanish va uning turlari

Elektromagnit nurlanish elektromagnit to'lqinlardan iborat bo'lib, ular yorug'lik tezligida (vakuumda sekundiga 300 km) tarqaladigan elektr va magnit maydonlarning tebranishlari sifatida kuzatiladi.

EM nurlanishi materiya bilan o'zaro ta'sir qilganda, chastota o'zgarishi bilan uning xatti-harakati sifat jihatidan o'zgaradi. Nima uchun u quyidagilarga aylanadi:

1. Radio emissiyalari. Radiochastotalarda va mikroto'lqinli chastotalarda em-radiatsiya asosan umumiy zaryadlar to'plami shaklida materiya bilan o'zaro ta'sir qiladi, ular taqsimlanadi. katta raqam ta'sirlangan atomlar.
2. Infraqizil nurlanish. Past chastotali radio va mikroto'lqinli nurlanishdan farqli o'laroq, infraqizil emitent odatda alohida molekulalarda mavjud bo'lgan dipollar bilan o'zaro ta'sir qiladi, ular tebranish paytida uchlarida o'zgaradi. kimyoviy bog'lanish atom darajasida.
3. Ko'rinadigan yorug'lik emissiyasi. Ko'rinadigan diapazonda chastota ortishi bilan fotonlar ba'zi bir molekulalarning bog'langan tuzilishini o'zgartirish uchun etarli energiyaga ega.
4. Ultraviyole nurlanish. Chastotasi ortadi. Hozirgi vaqtda ultrabinafsha fotonlar molekulalarning aloqalariga ikki marta ta'sir qilish uchun etarli energiya (uch voltdan ortiq) o'z ichiga oladi va ularni doimiy ravishda kimyoviy jihatdan o'zgartiradi.
5. Ionlashtiruvchi nurlanish. Eng yuqori chastotalarda va eng qisqa to'lqin uzunliklarida. Ushbu nurlarning materiya tomonidan yutilishi butun gamma spektriga ta'sir qiladi. Eng mashhur ta'sir - bu radiatsiya.

Elektromagnit to'lqinlarning manbai nima

Dunyo, hamma narsaning kelib chiqishi haqidagi yosh nazariyaga ko'ra, impuls tufayli paydo bo'lgan. U katta portlash deb atalgan ulkan energiyani chiqardi. Koinot tarixida birinchi em-to'lqin shunday paydo bo'ldi.

Hozirgi vaqtda buzilishlarni shakllantirish manbalariga quyidagilar kiradi:

• EMW sun'iy vibrator tomonidan chiqariladi;
• atom guruhlari yoki molekula qismlarining tebranish natijasi;
• moddaning tashqi qobig'iga ta'sir bo'lsa (atom-molekulyar darajada);
• yorug'likka o'xshash effekt;
• yadroviy parchalanish davrida;
• elektron tormozlanishi natijasida.

Elektromagnit nurlanishning ko'lami va qo'llanilishi

Radiatsiya shkalasi 3·10 6 ÷10 -2 dan 10 -9 ÷ 10 -14 gacha bo'lgan katta to'lqin chastotasi diapazoniga ishora qiladi.

Elektromagnit spektrning har bir qismi bizning kundalik hayotimizda keng qo'llanilishiga ega:

1. Qisqa to'lqinlar (mikroto'lqinlar). Ushbu elektr to'lqinlari sun'iy yo'ldosh signali sifatida ishlatiladi, chunki ular yer atmosferasini chetlab o'tishga qodir. Bundan tashqari, oshxonada isitish va pishirish uchun biroz rivojlangan versiya ishlatiladi - bu mikroto'lqinli pech. Pishirish printsipi oddiy - mikroto'lqinli radiatsiya ta'sirida suv molekulalari so'riladi va tezlashadi, bu esa idishning isishiga olib keladi.
2. Uzoq buzilishlar radiotexnologiyada (radioto'lqinlar) qo'llaniladi. Ularning chastotasi bulutlar va atmosferaning o'tishiga imkon bermaydi, buning natijasida FM radio va televidenie biz uchun mavjud.
3. Infraqizil buzilish to'g'ridan-to'g'ri issiqlik bilan bog'liq. Uni ko'rish deyarli mumkin emas. Televizoringizning masofadan boshqarish pultidagi nurni maxsus jihozlarsiz sezishga harakat qiling, musiqa markazi yoki mashinada radio. Bunday to'lqinlarni o'qishga qodir qurilmalar mamlakatlar armiyalarida (tungi ko'rish qurilmalari) qo'llaniladi. Oshxonadagi induktiv pishirgichlarda ham.
4. Ultraviyole ham issiqlik bilan bog'liq. Bunday nurlanishning eng kuchli tabiiy "generatori" quyoshdir. U ultrabinafsha nurlanish ta'sirida inson terisida tan paydo bo'ladi. Tibbiyotda bu turdagi to'lqinlar asboblarni dezinfeksiya qilish, mikroblarni o'ldirish va.
5. Gamma nurlari qisqa to'lqinlar bilan ta'sir qiladigan nurlanishning eng kuchli turidir yuqori chastotali. Elektromagnit spektrning bu qismidagi energiya nurlarga ko'proq kirib borish kuchini beradi. Qo'llanilishi mumkin yadro fizikasi- tinch, yadro qurollari- jangovar foydalanish.

Elektromagnit to'lqinlarning inson salomatligiga ta'siri

Emfning odamlarga ta'sirini o'lchash olimlarning mas'uliyatidir. Ammo ionlashtiruvchi nurlanishning intensivligini baholash uchun mutaxassis bo'lish shart emas - bu inson DNKsi darajasida o'zgarishlarni keltirib chiqaradi, bu esa onkologiya kabi jiddiy kasalliklarga olib keladi.

Chernobil AESdagi halokatning zararli oqibatlari tabiat uchun eng xavfli deb hisoblanishi bejiz emas. Bir vaqtlar go'zal hududning bir necha kvadrat kilometrlari butunlay istisno zonasiga aylandi. Asr oxirigacha Chernobil AESdagi portlash radionuklidlarning yarim yemirilish davri tugamaguncha xavf tug'diradi.

Emto'lqinlarning ayrim turlari (radio, infraqizil, ultrabinafsha) odamlarga jiddiy zarar etkazmaydi va faqat noqulaylik tug'diradi. Oxir oqibat, erning magnit maydoni biz tomonidan deyarli sezilmaydi, lekin mobil telefondan EMF sabab bo'lishi mumkin. bosh og'rig'i(asab tizimiga ta'siri).

Sog'lig'ingizni elektromagnitizmdan himoya qilish uchun siz shunchaki oqilona ehtiyot choralarini qo'llashingiz kerak. Yuzlab soatlar o'rniga kompyuter o'yini sayrga chiqing.

Texnologik taraqqiyot bor teskari tomon. Global foydalanish turli jihozlar, elektr energiyasi bilan ishlaydigan, ifloslanishni keltirib chiqardi, unga elektromagnit shovqin nomi berildi. Ushbu maqolada biz ushbu hodisaning tabiatini, uning inson tanasiga ta'siri darajasini va himoya choralarini ko'rib chiqamiz.

Bu nima va radiatsiya manbalari

Elektromagnit nurlanish - bu magnit yoki elektr maydoni buzilganda paydo bo'ladigan elektromagnit to'lqinlar. Zamonaviy fizika bu jarayonni to‘lqin-zarracha ikkilik nazariyasi doirasida izohlaydi. Ya'ni, elektromagnit nurlanishning minimal qismi kvantdir, lekin ayni paytda uning asosiy xususiyatlarini aniqlaydigan chastota-to'lqin xususiyatlariga ega.

Elektromagnit maydon nurlanish chastotalari spektri uni quyidagi turlarga ajratish imkonini beradi:

• radio chastotasi (bular radio to'lqinlarni o'z ichiga oladi);
• termal (infraqizil);
• optik (ya'ni ko'zga ko'rinadigan);
• ultrabinafsha spektrdagi nurlanish va qattiq (ionlashtirilgan).

Spektral diapazonning (elektromagnit nurlanish shkalasi) batafsil tasvirini quyidagi rasmda ko'rish mumkin.

Radiatsiya manbalarining tabiati

Dunyo amaliyotida kelib chiqishiga qarab elektromagnit to'lqinlarning nurlanish manbalari odatda ikki turga bo'linadi, xususan:

• sun'iy kelib chiqadigan elektromagnit maydonning buzilishi;
• tabiiy manbalardan keladigan radiatsiya.

Yer atrofidagi magnit maydondan chiqadigan radiatsiyalar, sayyoramiz atmosferasidagi elektr jarayonlari, yadroviy sintez quyosh qa'rida - ularning barchasi tabiiy kelib chiqishi.

Sun'iy manbalarga kelsak, ular yon ta'siri turli elektr mexanizmlar va qurilmalarning ishlashi natijasida yuzaga keladi.

Ulardan chiqadigan nurlanish past va yuqori darajali bo'lishi mumkin. Elektromagnit maydon nurlanishining intensivlik darajasi butunlay manbalarning quvvat darajalariga bog'liq.

Yuqori darajadagi EMRga ega manbalarga misollar:

• Elektr uzatish liniyalari odatda yuqori voltli;
• elektr transportining barcha turlari, shuningdek, unga hamroh bo'lgan infratuzilma;
• televideniye va radio minoralari, shuningdek mobil va mobil aloqa stansiyalari;
• kuchlanishni o'zgartirish moslamalari elektr tarmog'i(xususan, transformator yoki tarqatuvchi podstansiyadan chiqadigan to'lqinlar);
• elektromexanik elektr stantsiyasidan foydalanadigan liftlar va boshqa turdagi yuk ko'tarish uskunalari.

Past darajadagi nurlanishni chiqaradigan tipik manbalarga quyidagi elektr jihozlari kiradi:

• CRT displeyli deyarli barcha qurilmalar (masalan: to'lov terminali yoki kompyuter);
• har xil turlari maishiy texnika, dazmollardan boshlab va iqlim tizimlari bilan yakunlanadi;
• turli ob'ektlarni elektr energiyasi bilan ta'minlaydigan muhandislik tizimlari (bu nafaqat elektr kabellari, balki tegishli uskunalar, masalan, rozetkalar va elektr hisoblagichlari).

Buni ta'kidlashga arziydi maxsus jihozlar, qattiq nurlanish (rentgen apparatlari, MRI va boshqalar) chiqaradigan tibbiyotda qo'llaniladi.

Odamlarga ta'siri

Ko'plab tadqiqotlar davomida radiobiologlar umidsizlikka uchragan xulosaga kelishdi - elektromagnit to'lqinlarning uzoq muddatli nurlanishi kasalliklarning "portlashiga" olib kelishi mumkin, ya'ni inson organizmidagi patologik jarayonlarning tez rivojlanishiga olib keladi. Bundan tashqari, ularning ko'pchiligi genetik darajadagi buzilishlarni keltirib chiqaradi.

Video: bu qanday ta'sir qiladi elektromagnit nurlanish odamlar ustida.
https://www.youtube.com/watch?v=FYWgXyHW93Q

Bu elektromagnit maydonning mavjudligi tufayli yuzaga keladi yuqori daraja tirik organizmlarga salbiy ta'sir ko'rsatadigan biologik faollik. Ta'sir omili quyidagi komponentlarga bog'liq:

• ishlab chiqarilgan radiatsiya tabiati;
• qancha vaqt va qanday shiddat bilan davom etadi.

Elektromagnit xususiyatga ega bo'lgan nurlanishning inson salomatligiga ta'siri bevosita joylashuvga bog'liq. Bu mahalliy yoki umumiy bo'lishi mumkin. Ikkinchi holda, keng ko'lamli ta'sir qilish, masalan, elektr uzatish liniyalari tomonidan ishlab chiqarilgan radiatsiya sodir bo'ladi.

Shunga ko'ra, mahalliy nurlanish tananing ma'lum joylariga ta'sir qilishni anglatadi. dan kelgan elektron soat yoki mobil telefon elektromagnit to'lqinlari, mahalliy ta'sirning yaqqol misoli.

Yuqori chastotali elektromagnit nurlanishning tirik materiyaga issiqlik ta'sirini alohida ta'kidlash kerak. Maydon energiyasiga aylanadi issiqlik energiyasi(molekulalarning tebranishi tufayli) bu ta'sir isitish uchun ishlatiladigan sanoat mikroto'lqinli emitrlarning ishlashi uchun asosdir. turli moddalar. Foydalardan farqli o'laroq ishlab chiqarish jarayonlari, inson tanasiga issiqlik ta'siri zararli bo'lishi mumkin. Radiobiologik nuqtai nazardan, "issiq" elektr jihozlari yaqinida bo'lish tavsiya etilmaydi.

Shuni hisobga olish kerakki, kundalik hayotda biz muntazam ravishda radiatsiyaga duchor bo'lamiz va bu nafaqat ishda, balki uyda yoki shahar bo'ylab harakatlanayotganda ham sodir bo'ladi. Vaqt o'tishi bilan biologik ta'sir to'planadi va kuchayadi. Elektromagnit shovqin ortishi bilan xarakterli miya kasalliklari soni yoki asab tizimi. E'tibor bering, radiobiologiya juda yosh fan, shuning uchun elektromagnit nurlanishning tirik organizmlarga etkazilgan zarari to'liq o'rganilmagan.

Rasmda an'anaviy maishiy texnika tomonidan ishlab chiqarilgan elektromagnit to'lqinlar darajasi ko'rsatilgan.

E'tibor bering, maydon kuchi darajasi masofa bilan sezilarli darajada kamayadi. Ya'ni, uning ta'sirini kamaytirish uchun manbadan ma'lum masofadan uzoqlashish kifoya.

Elektromagnit maydon nurlanishining normasini (normalizatsiyasini) hisoblash formulasi tegishli GOST va SanPiNlarda ko'rsatilgan.

Radiatsiyaviy himoya

Ishlab chiqarishda nurlanishdan himoya qilish vositasi sifatida yutuvchi (himoya) ekranlar faol qo'llaniladi. Afsuski, uyda bunday uskunadan foydalangan holda o'zingizni elektromagnit maydon nurlanishidan himoya qilish mumkin emas, chunki u buning uchun mo'ljallanmagan.

• elektromagnit maydon nurlanishining ta'sirini deyarli nolga kamaytirish uchun kamida 25 metr masofada elektr uzatish liniyalari, radio va televidenie minoralaridan uzoqlashish kerak (manbaning quvvatini hisobga olish kerak);
• CRT monitorlari va televizorlari uchun bu masofa ancha kichik - taxminan 30 sm;
• Elektron soatlarni yostiqqa yaqin qo'ymaslik kerak, optimal masofa ular uchun 5 sm dan ortiq;
• radioga kelsak va mobil telefonlar, ularni 2,5 santimetrdan yaqinroq qilish tavsiya etilmaydi.

E'tibor bering, ko'p odamlar yonida turish qanchalik xavfli ekanligini bilishadi yuqori kuchlanish liniyalari elektr uzatish, lekin ko'pchilik odamlar oddiy uy elektr jihozlariga ahamiyat bermaydilar. Qo'yish etarli bo'lsa-da tizim birligi polga yoki uni uzoqroqqa ko'chiring va siz o'zingizni va yaqinlaringizni himoya qilasiz. Sizga buni qilishni maslahat beramiz va keyin uning qisqarishini aniq tekshirish uchun elektromagnit maydon nurlanish detektori yordamida kompyuterdan fonni o'lchaymiz.

Bu maslahat muzlatgichni joylashtirishga ham tegishli; oshxona stoli, amaliy, lekin xavfsiz emas.

Hech qanday jadval aniq ko'rsatolmaydi xavfsiz masofa muayyan elektr jihozlaridan, chunki radiatsiya ham qurilma modeliga, ham ishlab chiqarilgan mamlakatga qarab farq qilishi mumkin. Ayni paytda yagona xalqaro standart mavjud emas, shuning uchun turli mamlakatlar standartlari sezilarli darajada farq qilishi mumkin.

Radiatsiya intensivligi yordamida aniq aniqlash mumkin maxsus qurilma- fluxmetr. Rossiyada qabul qilingan standartlarga muvofiq, ruxsat etilgan maksimal doz 0,2 mkT dan oshmasligi kerak. Elektromagnit maydon nurlanishi darajasini o'lchash uchun yuqorida ko'rsatilgan qurilma yordamida kvartirada o'lchovlarni o'tkazishni tavsiya etamiz.

Radiatsiyaga ta'sir qilish vaqtini qisqartirishga harakat qiling, ya'ni uzoq vaqt davomida ishlaydigan elektr qurilmalari yonida turmang. Misol uchun, pishirish paytida doimo elektr pechka yoki mikroto'lqinli pechda turish shart emas. Elektr jihozlariga kelsak, siz issiqlik har doim ham xavfsiz degani emasligini ko'rishingiz mumkin.

Foydalanilmayotganda har doim elektr jihozlarini o'chiring. Odamlar ko'pincha uni yoqilgan holda qoldiradilar turli qurilmalar, bu vaqtda elektromagnit nurlanish elektr jihozlaridan chiqayotganini hisobga olmaganda. Noutbukni, printerni yoki boshqa jihozlarni o'chiring;

M. Faraday maydon tushunchasini kiritdi:

statsionar zaryad atrofida elektrostatik maydon paydo bo'ladi;

Harakatlanuvchi zaryadlar (oqim) atrofida magnit maydon paydo bo'ladi.

1830 yilda M. Faraday elektromagnit induksiya hodisasini kashf etdi: magnit maydon o'zgarganda, vorteksli elektr maydoni paydo bo'ladi.

2.7-rasm - Vorteks elektr maydoni

Qayerda,
- elektr maydon kuchi vektori,
- magnit induksiya vektori.

O'zgaruvchan magnit maydon vorteks elektr maydonini hosil qiladi.

1862 yilda D.K. Maksvell gipotezani ilgari surdi: elektr maydoni o'zgarganda, vorteks magnit maydoni paydo bo'ladi.

Yagona elektromagnit maydon g'oyasi paydo bo'ldi.

2.8-rasm - Birlashtirilgan elektromagnit maydon.

O'zgaruvchan elektr maydoni vorteks magnit maydonini hosil qiladi.

Elektromagnit maydon- bu materiyaning maxsus shakli - elektr va magnit maydonlarining kombinatsiyasi. O'zgaruvchan elektr va magnit maydonlar bir vaqtning o'zida mavjud bo'lib, bitta elektromagnit maydon hosil qiladi. Bu material:

Har ikkala statsionar va harakatlanuvchi zaryadlarda o'zini namoyon qiladi;

Yuqori, lekin cheklangan tezlikda tarqaladi;

Bu bizning xohishimiz va xohishimizdan qat'iy nazar mavjud.

Zaryadlash tezligi nolga teng bo'lsa, faqat elektr maydoni mavjud. Doimiy zaryad tezligida elektromagnit maydon paydo bo'ladi.

Zaryadning tezlashtirilgan harakati bilan kosmosda cheklangan tezlikda tarqaladigan elektromagnit to'lqin chiqariladi. .

Elektromagnit to'lqinlar g'oyasini ishlab chiqish Maksvellga tegishli, ammo Faraday ularning mavjudligini allaqachon taxmin qilgan, garchi u asarni nashr etishdan qo'rqsa ham (u o'limidan 100 yildan ko'proq vaqt o'tgach o'qilgan).

Elektromagnit to'lqinning paydo bo'lishining asosiy sharti elektr zaryadlarining tezlashtirilgan harakatidir.

Elektromagnit to'lqin nima ekanligini quyidagi misol yordamida osongina tasvirlash mumkin. Agar siz toshni suv yuzasiga tashlasangiz, sirtda to'lqinlar paydo bo'lib, aylana bo'ylab tarqaladi. Ular o'zlarining kelib chiqishi (bezovtaligi) manbasidan ma'lum bir tarqalish tezligi bilan harakat qilishadi. Elektromagnit to'lqinlar uchun buzilishlar kosmosda harakatlanadigan elektr va magnit maydonlardir. Vaqt o'tishi bilan o'zgarib turadigan elektromagnit maydon, albatta, o'zgaruvchan magnit maydonning paydo bo'lishiga olib keladi va aksincha. Bu sohalar bir-biri bilan bog'liq.

Elektromagnit to'lqinlar spektrining asosiy manbai Quyosh yulduzidir. Elektromagnit to'lqinlar spektrining bir qismi inson ko'ziga ko'rinadi. Bu spektr 380...780 nm diapazonida yotadi (2.1-rasm). Ko'rinadigan spektrda ko'z yorug'likni boshqacha his qiladi. Turli to'lqin uzunliklariga ega bo'lgan elektromagnit tebranishlar turli rangdagi yorug'lik hissini keltirib chiqaradi.

2.9-rasm - Elektromagnit to'lqinlar spektri

Elektromagnit to'lqin spektrining bir qismi radiotelevidenie va aloqa maqsadlarida ishlatiladi. Elektromagnit to'lqinlarning manbai - tebranish sodir bo'lgan sim (antenna). elektr zaryadlari. Sim yaqinida boshlangan maydon hosil bo'lish jarayoni asta-sekin, nuqta-nuqta, butun bo'shliqni qamrab oladi. Chastota qanchalik baland AC, simdan o'tib, elektr yoki magnit maydon hosil qilsa, sim tomonidan yaratilgan ma'lum uzunlikdagi radio to'lqinlar qanchalik kuchliroq bo'ladi.

Radio(lat. radio - nur sochadi, nurlar chiqaradi ← radius - nur) - signal tashuvchisi sifatida kosmosda erkin tarqaladigan radio to'lqinlar qo'llaniladigan simsiz aloqa turi.

Radio to'lqinlari(radiodan...), toʻlqin uzunligi > 500 mkm boʻlgan elektromagnit toʻlqinlar (chastota)< 6×10 12 Гц).

Radioto'lqinlar vaqt o'tishi bilan o'zgarib turadigan elektr va magnit maydonlardir. Erkin fazoda radioto'lqinlarning tarqalish tezligi 300 000 km/s. Bundan radioto'lqin uzunligini (m) aniqlash mumkin.

l=300/f, bu erda - chastota (MGts)

Telefon suhbati vaqtida havodagi tovush tebranishlari mikrofon yordamida abonent uskunasiga simlar orqali uzatiladigan tovush chastotasining elektr tebranishlariga aylantiriladi. U erda, liniyaning boshqa uchida, ular telefon emitentidan foydalanib, abonent tomonidan tovush sifatida qabul qilinadigan havo tebranishlariga aylantiriladi. Telefoniyada kontaktlarning zanglashiga olib keladigan aloqa vositalari simlar, radioeshittirishda - radioto'lqinlardir.

Har qanday radiostansiya uzatuvchisining "yuragi" generatordir - ma'lum bir radiostansiya uchun yuqori, ammo qat'iy doimiy chastotali tebranishlarni ishlab chiqaradigan qurilma. Kerakli quvvatga qadar kuchaytirilgan ushbu radiochastota tebranishlari antennaga kiradi va uni o'rab turgan bo'shliqda aynan bir xil chastotali elektromagnit tebranishlarni - radio to'lqinlarni qo'zg'atadi. Radiostansiya antennasidan radioto'lqinlarni olib tashlash tezligi yorug'lik tezligiga teng: 300 000 km / s, bu havodagi tovush tarqalishidan deyarli million marta tezroq. Bu shuni anglatadiki, agar uzatuvchi Moskva radioeshittirish stantsiyasida ma'lum bir vaqtda yoqilgan bo'lsa, u holda uning radio to'lqinlari Vladivostokga 1/30 sekunddan kamroq vaqt ichida etib boradi va bu vaqt ichida ovoz faqat 10-ga tarqalishga ulguradi. 11 m.

Radio to'lqinlari nafaqat havoda, balki havo yo'q joyda, masalan, kosmosda ham tarqaladi. Bu ular bilan farq qiladi tovush to'lqinlari, buning uchun havo yoki boshqa zich muhit, masalan, suv juda zarur.

Elektromagnit to'lqin - kosmosda tarqaladigan elektromagnit maydon (vektorlarning tebranishlari
). Zaryad yaqinida elektr va magnit maydonlar p/2 fazali siljish bilan o'zgaradi.

2.10-rasm - Birlashtirilgan elektromagnit maydon.

Zaryaddan katta masofada elektr va magnit maydonlar fazada o'zgaradi.

2.11-rasm - Elektr va magnit maydonlarining fazadagi o'zgarishi.

Elektromagnit to'lqin ko'ndalang. Elektromagnit to'lqin tezligining yo'nalishi vektor gimlet dastagini burishda o'ng vintning harakat yo'nalishiga to'g'ri keladi. vektorga .

2.12-rasm - Elektromagnit to'lqin.

Bundan tashqari, elektromagnit to'lqinda munosabatlar qondiriladi
, bu erda c - yorug'likning vakuumdagi tezligi.

Maksvell elektromagnit to'lqinlarning energiyasi va tezligini nazariy jihatdan hisoblab chiqdi.

Shunday qilib, to'lqin energiyasi chastotaning to'rtinchi kuchiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir. Bu shuni anglatadiki, to'lqinni osonroq aniqlash uchun u yuqori chastotali bo'lishi kerak.

Elektromagnit toʻlqinlar G. Gerts (1887) tomonidan kashf etilgan.

Yopiq tebranish davri elektromagnit to'lqinlarni chiqarmaydi: kondansatkichning elektr maydonining barcha energiyasi bobinning magnit maydonining energiyasiga aylanadi. Tebranish chastotasi tebranish davrining parametrlari bilan belgilanadi:
.

2.13-rasm - tebranish sxemasi.

Chastotani oshirish uchun L va C ni kamaytirish kerak, ya'ni. to'g'ri sim uchun lasan ochish va, chunki
, plitalarning maydonini kamaytiring va ularni bir-biriga yoying maksimal masofa. Bundan ko'rishimiz mumkinki, biz asosan to'g'ri o'tkazgichga ega bo'lamiz.

Bunday qurilma Hertz vibratori deb ataladi. O'rtasi kesilgan va yuqori chastotali transformatorga ulangan. Kichik to'p o'tkazgichlari o'rnatilgan simlarning uchlari o'rtasida elektromagnit to'lqinning manbai bo'lgan elektr uchqun otilib chiqadi. To'lqin shunday tarqaladiki, elektr maydon kuch vektori o'tkazgich joylashgan tekislikda tebranadi.

2.14-rasm - Gerts vibratori.

Agar siz bir xil o'tkazgichni (antennani) emitentga parallel ravishda joylashtirsangiz, undagi zaryadlar tebranishni boshlaydi va o'tkazgichlar orasiga zaif uchqunlar sakrab chiqadi.

Gerts elektromagnit to'lqinlarni eksperimental ravishda kashf etdi va ularning tezligini o'lchadi, bu Maksvell tomonidan hisoblangan va c = 3 ga teng bo'lgan tezlikka to'g'ri keldi. 10 8 m/s.

O'zgaruvchan elektr maydoni o'zgaruvchan magnit maydonni hosil qiladi, bu esa o'z navbatida o'zgaruvchan elektr maydonini hosil qiladi, ya'ni maydonlardan birini qo'zg'atuvchi antenna yagona elektromagnit maydonning paydo bo'lishiga olib keladi. Bu maydonning eng muhim xususiyati shundaki, u elektromagnit to'lqinlar shaklida tarqaladi.

Yo'qotishsiz muhitda elektromagnit to'lqinlarning tarqalish tezligi muhitning nisbiy dielektrik va magnit o'tkazuvchanligiga bog'liq. Havo uchun muhitning magnit o'tkazuvchanligi birlikka teng, shuning uchun bu holda elektromagnit to'lqinlarning tarqalish tezligi yorug'lik tezligiga teng.

Antenna yuqori chastotali generator tomonidan quvvatlanadigan vertikal sim bo'lishi mumkin. Generator o'tkazgichdagi erkin elektronlarning harakatini tezlashtirish uchun energiya sarflaydi va bu energiya o'zgaruvchan elektromagnit maydonga, ya'ni elektromagnit to'lqinlarga aylanadi. Jeneratör oqimining chastotasi qanchalik yuqori bo'lsa, elektromagnit maydon tezroq o'zgaradi va to'lqinlarning shifo jarayoni qanchalik kuchli bo'ladi.

Antenna simi elektr maydoni kabi ulangan, elektr uzatish liniyalari musbatdan boshlanib, manfiy zaryadlar bilan tugaydigan va magnit maydon, uning chiziqlari sim oqimi atrofida yopiladi. Tebranish davri qanchalik qisqa bo'lsa, bog'langan maydonlar energiyasining simga (ya'ni generatorga) qaytishi uchun shunchalik kam vaqt qoladi va u elektromagnit to'lqinlar shaklida yanada tarqaladigan erkin maydonlarga aylanadi. Elektromagnit to'lqinlarning samarali nurlanishi to'lqin uzunligi va chiqaradigan simning uzunligi mutanosib bo'lgan holda sodir bo'ladi.

Shunday qilib, buni aniqlash mumkin radio to'lqini- bu emitent va kanal hosil qiluvchi qurilmalar bilan bog'liq bo'lmagan, tebranish chastotasi 10 -3 dan 10 12 Gts gacha bo'lgan to'lqin shaklida kosmosda erkin tarqaladigan elektromagnit maydon.

Antennadagi elektronlarning tebranishlari davriy ravishda o'zgarib turadigan EMF manbai tomonidan yaratiladi. T. Agar bir lahzada antennadagi maydon maksimal qiymatga ega bo'lsa, u bir muncha vaqt o'tgach bir xil qiymatga ega bo'ladi T. Bu vaqt ichida antennada dastlab mavjud bo'lgan elektromagnit maydon masofaga siljiydi

l = yT (1)

Maydon bir xil qiymatga ega bo'lgan fazodagi ikkita nuqta orasidagi minimal masofa deyiladi to'lqin uzunligi.(1) dan kelib chiqqan holda, to'lqin uzunligi λ uning tarqalish tezligiga va antennadagi elektronlarning tebranish davriga bog'liq. Chunki chastota joriy f = 1/T, keyin to'lqin uzunligi λ = υ / f .

Radioaloqa quyidagi asosiy qismlarni o'z ichiga oladi:

Transmitter

Qabul qiluvchi

Radioto'lqinlar tarqaladigan muhit.

Transmitter va qabul qilgich radio aloqasining boshqariladigan elementlari hisoblanadi, chunki siz uzatuvchi quvvatini oshirishingiz, samaraliroq antennani ulashingiz va qabul qilgichning sezgirligini oshirishingiz mumkin. Vositachi radio aloqaning boshqarilmaydigan elementidir.

Radioaloqa liniyasi va simli liniyalar o'rtasidagi farq shundaki, simli liniyalarda boshqariladigan elementlar (ularning elektr parametrlarini o'zgartirishingiz mumkin) bo'lgan simlar yoki kabellar birlashtiruvchi aloqa sifatida ishlatiladi.

Elektromagnit tabiatning nurlanishi butun koinotga kirib borishini kam odam biladi. Elektromagnit to'lqinlar kosmosda tarqalganda paydo bo'ladi. To'lqinlarning tebranish chastotasiga qarab, ular shartli ravishda ko'rinadigan yorug'lik, radiochastota spektri, infraqizil chiziqlar va hokazo elektromagnit to'lqinlarning amaliy mavjudligi isbotlangan empirik tarzda 1880 yilda nemis olimi G. Gerts tomonidan (darvoqe, chastota o'lchov birligi uning nomi bilan ataladi).

Fizika kursidan biz uning nima ekanligini bilamiz maxsus turdagi masala. Uning kichik bir qismini ko'rish orqali ko'rish mumkin bo'lsa ham, uning ta'siri moddiy dunyo ulkan. Elektromagnit to'lqinlar magnit va elektr maydon kuchining o'zaro ta'sir qiluvchi vektorlarining fazoda ketma-ket tarqalishidir. Biroq, "tarqatish" so'zi Ushbu holatda mutlaqo to'g'ri emas: haqida gapiramiz, aksincha, makonning to'lqinga o'xshash buzilishi haqida. Elektromagnit to'lqinlarning paydo bo'lishining sababi vaqt o'tishi bilan o'zgarib turadigan elektr maydonining kosmosda paydo bo'lishidir. Va, siz bilganingizdek, elektr va o'rtasida to'g'ridan-to'g'ri bog'liqlik mavjud magnit maydonlar. Har qanday oqim o'tkazuvchi o'tkazgich atrofida magnit maydon mavjud bo'lgan qoidani eslash kifoya. Elektromagnit to'lqinlardan ta'sirlangan zarracha tebranishni boshlaydi va harakat mavjud bo'lganligi sababli, bu energiya radiatsiyasi borligini anglatadi. Elektr maydoni co qo'shni zarrachaga tinch holatda uzatiladi, natijada yana maydon hosil bo'ladi elektr tabiati. Maydonlar bir-biriga bog'langanligi sababli, keyingi magnit maydonlar paydo bo'ladi. Jarayon qor ko'chkisi kabi tarqaladi. Bunday holda, haqiqiy harakat yo'q, faqat zarrachalarning tebranishlari.

Imkoniyat haqida amaliy foydalanish Bu haqda fiziklar uzoq vaqtdan beri o'ylashgan. IN zamonaviy dunyo Elektromagnit to'lqinlarning energiyasi shunchalik keng qo'llaniladiki, ko'pchilik buni sezmaydilar va buni oddiy deb bilishadi. Ajoyib misol- radioto'lqinlar, ularsiz televizorlarning ishlashi va mobil telefonlar.

Jarayon quyidagicha sodir bo'ladi: modulyatsiyalangan metall o'tkazgich (antenna) doimiy ravishda maxsus shakldagi metall o'tkazgichga uzatiladi, elektr tokining xususiyatlari tufayli o'tkazgich atrofida elektr va keyin magnit maydon paydo bo'ladi, natijada emissiya paydo bo'ladi. elektromagnit to'lqinlar. Modulyatsiya qilinganligi sababli ular ma'lum bir tartibni, kodlangan ma'lumotni olib yuradilar. Tutish uchun zarur chastotalar, qabul qiluvchiga maxsus dizayndagi qabul qiluvchi antenna o'rnatilgan. Bu sizga umumiy tanlash imkonini beradi elektromagnit fon zarur chastotalar. Metall qabul qilgichda bir marta to'lqinlar qisman aylanadi elektr toki original modulyatsiya. Keyinchalik, ular kuchaytiruvchi blokga o'tadi va qurilmaning ishlashini nazorat qiladi (ular karnay diffuzerini harakatga keltiradi, televizor ekranlarida elektrodlarni aylantiradi).

Elektromagnit to'lqinlardan hosil bo'lgan oqimni osongina ko'rish mumkin. Buning uchun antennadan qabul qilgichga o'tadigan kabelning yalang'och yadrosi umumiy massaga tegishi kifoya (isitish radiatori. Ayni paytda, yer bilan yadro o'rtasida uchqun otilib chiqadi - bu uning ko'rinishidir. Antenna tomonidan ishlab chiqarilgan oqim uning qiymati qanchalik katta bo'lsa, transmitter qanchalik yaqin va kuchliroq bo'lsa, Antenna konfiguratsiyasi ham sezilarli ta'sir ko'rsatadi.

Ko'pchilik kundalik hayotda har kuni duch keladigan elektromagnit to'lqinlarning yana bir ko'rinishi foydalanishdir mikroto'lqinli pech. Aylanadigan maydon kuchi chiziqlari ob'ektni kesib o'tadi va energiyaning bir qismini o'tkazadi, uni isitadi.