Каким образом появляется энергия ЭМволны?

[UR4III]

Можно узнать, каким образом энергия источника переменной эдс становится энергией ЭМволны?

Pphantom:

Выделено из «Электромагнитные волны. Процесс образования.»

Pphantom:

Замечание за захват темы.

[rustot]

UR4III в сообщении #1077251 писал(а):

Можно узнать, каким образом энергия источника переменной эдс становится энергией ЭМволны?

Да просто не возвращается часть энергии, затраченной на создание поля обратно, в той части периода, в которой обычно она возвращается от идеализированных индуктивностей и емкостей. То есть противоэдс при нарастании тока будет меньше чем при его убывании

[UR4III]

rustot
Добрый день! Мы обсуждали с Вами этот вопрос на другом форуме. Для меня он не закрыт. Я пока не задаю вопрос: почему часть энергии не возвращается?
Интересен его подтекст. В теме обсуждается процесс образования ЭМВ. Зачастую обычно на первый план выходит синфазность Е и Н, как энергия поля Е перетекает в Н и наоборот и пр. И никто (по крайней мере я не встречал) не задавал вопрос: каким образом ЭМВ получает энергию от источника энергии?
Фактом (если ошибаюсь, поправьте) является передача энергии вследствие взаимодействия физических объектов. Энергия источника тратится на подвижку свободных электронов и на излучение ЭМВ. С электронами понятно - действие кулоновской силы, с ЭМВ нет. Что с чем взаимодействует, что в итоге "накачивает" ЭМВ энергией?
Если бы существовала среда, то к сопротивлению движения собственно электронов добавилось бы сопротивление движению их полей со стороны среды, что в итоге привело бы к образованию ЭМВ как форме возбуждения среды.
Среды нет и мы применительно к ЭМВ употребляем термин "излучение". Этот термин подразумевает, что нечто материальное покидает излучатель. Это действительно так?
Т.е. можно на точные весы положить батарейку с включённой лампочкой или батарейный передатчик и наблюдать потерю их массы во времени?

[Sicker]

UR4III
А как вы вообще себе представляете взаимодействие ЭМП и заряженного вещества в рамках УМ?

[rustot]

UR4III в сообщении #1077352 писал(а):

Энергия источника тратится на подвижку свободных электронов и на излучение ЭМВ. С электронами понятно - действие кулоновской силы, с ЭМВ нет

А с электронами разве понятно, без излучения? Если вы посчитаете $\frac{m v^2}{2}$ (или $(\gamma-1)m c^2$, без разницы) каждого электрона то окажется что на их разгон вы затратили на много порядков большую работу чем "требовалось". То есть тут она тоже практически вся ушла в никуда с точки зрения классической механики. Но зато аналогичную "аномальную" инерционность он проявит и при торможении, а значит совершит работу тоже гораздо большую $\frac{m v^2}{2}$, а именно столько же, сколько вы и потратили. А в случае излучения не совсем столько-же. То есть излучение лишь добавляет небольшой штрих к "странностям" с энергией, а не является самым странным. Поле безусловно обладает импульсом и энергией (если мы вообще планируем продолжать пользоваться этими понятиями), хоть поле излучения, хоть "ближнее", они в этом плане ничем не отличаются. Именно ему в основном достались ваши и импульс и энергия при разгоне электронов.

UR4III в сообщении #1077352 писал(а):

Среды нет и мы применительно к ЭМВ употребляем термин "излучение". Этот термин подразумевает, что нечто материальное покидает излучатель. Это действительно так?

Мы живем в мире где взаимодействия между телами принципиально не мгновенны. А законы сохранения писались под вариант мира с мгновенными взаимодействиями, по другому они невозможны. Попытка придумать "среду" это попытка сделать взаимодействия опять удобными мгновенными и вернуть законы сохранения в строй, причем неважно реальной она будет или чисто виртуальной, "существующей" лишь для удобства описания. Альтернатива - описывать все через запаздывания, это куда более сложный метод описания мира. Опыт показал что "среды" именно привычной вещественной, типа воды или воздуха, только (пока) необнаружимых, вообще не может существовать, иначе постоянство скорости света становится парадоксальным. Таким образом электромагнитное поле является этой самой "средой", промежуточным носителем всех аспектов запаздывающих взаимодействий. С точки зрения "классического" опыта его можно считать как материальным так и виртуальным, придуманным для удобства описания запаздываний. А вот с появлением новых фактов из области квантовой физики, насколько я понимаю, второй вариант отпадает, оно именно материально

UR4III в сообщении #1077352 писал(а):

Т.е. можно на точные весы положить батарейку с включённой лампочкой или батарейный передатчик и наблюдать потерю их массы во времени?

да, масса-энергия, которая и определяет вес этой системы, будет убывать

[Munin]

UR4III в сообщении #1077352 писал(а):

Добрый день! Мы обсуждали с Вами этот вопрос на другом форуме. Для меня он не закрыт.

Прочитайте учебник, и закройте. Не надо путать попытки разобраться, и пустые домогательства. Вы должны сами пытаться разобраться.

UR4III в сообщении #1077352 писал(а):

Энергия источника тратится на подвижку свободных электронов и на излучение ЭМВ. С электронами понятно - действие кулоновской силы, с ЭМВ нет. Что с чем взаимодействует, что в итоге "накачивает" ЭМВ энергией?

Видимо, вам и с электронами непонятно. Дело в том, что источник не двигает электроны какими-то палочками или ниточками. Источник двигает электроны электромагнитным полем. (В основном, электрическим.) А не кулоновской силой. Нельзя понять электромагнитное излучение, если вы не понимаете существования электрического поля, а рассуждаете только о кулоновской силе.

UR4III в сообщении #1077352 писал(а):

Т.е. можно на точные весы положить батарейку с включённой лампочкой или батарейный передатчик и наблюдать потерю их массы во времени?

Теоретически да, практически - нет. Потому что потеря массы будет очень мала: $\Delta m=\Delta E/c^2,\quad 1/c^2=11{,}1265\,\tfrac{\,\text{фемтограмм}\,}{\text{Дж}}.$

-- 27.11.2015 18:01:09 --

rustot в сообщении #1077365 писал(а):

Мы живем в мире где взаимодействия между телами принципиально не мгновенны. А законы сохранения писались под вариант мира с мгновенными взаимодействиями, по другому они невозможны. Попытка придумать "среду" это попытка сделать взаимодействия опять удобными мгновенными и вернуть законы сохранения в строй, причем неважно реальной она будет или чисто виртуальной, "существующей" лишь для удобства описания. Альтернатива - описывать все через запаздывания, это куда более сложный метод описания мира.

Современное понимание законов сохранения - это именно с учётом сохраняющихся величин, принадлежащих полю. То есть, энергия сохраняется, с учётом энергии поля, импульс сохраняется, с учётом импульса поля, и так далее. Такие законы сохранения до сих пор в строю, и им ничего не угрожает. Кроме того, они более совершенны, чем "старые" законы сохранения. Они позволяют прослеживать, как именно в пространстве перетекает энергия туда-сюда, или импульс, или другая сохраняющаяся величина. В "старых" законах сохранения можно было судить о сохранении энергии только "брутто", в целом, а сама по себе, сохраняясь, она могла "прыгать" туда-сюда любым странным образом. Поскольку любое тело взаимодействует в конечном счёте со всей Вселенной, то и энергия у него можеть взяться непонятно откуда, из какого-то неизвестного уголка Вселенной. Но в современных полевых законах сохранения - энергия обязана двигаться в пространстве, как самая настоящая материальная сущность (хотя она всё-таки не сущность, а число! это надо понимать), и не может совершать каких-то "прыжков" - она должна последовательно дойти от источника к получателю. Разумеется, с запаздыванием.

[UR4III]

Sicker в сообщении #1077355 писал(а):

UR4III
А как вы вообще себе представляете взаимодействие ЭМП и заряженного вещества в рамках УМ?

Что означает "УМ"? У радиолюбителей - это усилитель мощности.

-- 27.11.2015, 18:36 --

rustot в сообщении #1077365 писал(а):

UR4III в сообщении #1077352 писал(а):

Энергия источника тратится на подвижку свободных электронов и на излучение ЭМВ. С электронами понятно - действие кулоновской силы, с ЭМВ нет

А с электронами разве понятно, без излучения? Если вы посчитаете $\frac{m v^2}{2}$ (или $(\gamma-1)m c^2$, без разницы) каждого электрона то окажется что на их разгон вы затратили на много порядков большую работу чем "требовалось". То есть тут она тоже практически вся ушла в никуда с точки зрения классической механики. Но зато аналогичную "аномальную" инерционность он проявит и при торможении, а значит совершит работу тоже гораздо большую $\frac{m v^2}{2}$, а именно столько же, сколько вы и потратили. А в случае излучения не совсем столько-же. То есть излучение лишь добавляет небольшой штрих к "странностям" с энергией, а не является самым странным. Поле безусловно обладает импульсом и энергией (если мы вообще планируем продолжать пользоваться этими понятиями), хоть поле излучения, хоть "ближнее", они в этом плане ничем не отличаются. Именно ему в основном достались ваши и импульс и энергия при разгоне электронов.

Уважаемый Рустот!
Мой вопрос: каким образом ЭМВ получает энергию от источника эдс? - содержит два варианта ответа. 1. Знаем и подробно объясняем через взаимодействия объектов. 2. Процитирую отсюда
http://physics-animations.com/rusboard/ ... 84352.html

Цитата:

Уважаемый, что вы имеете ввиду под "механизмом"? Дело-то в том, что физика НЕ занимается тем, как там всё устроено на самом деле, физика лишь строит модели! Ведь любая физическая теория, это всего лишь модель, количественно описывающая явления реальности в области применимости с достаточной точностью. А не занимается тем, как там всё устроено на самом деле, по очень простой причине - это невозможно узнать в принципе! Ну, разве что по звонку небесной канцелярии.

Подобный ответ я получил на этом форуме, когда спрашивал об экспериментальной проверке токов смещения. Он меня вполне удовлетворил.
Полагаю, что и в данном случае он уместен, так как что там на самом деле физика не знает.
А с моделями излучения ЭМВ я знаком.

[rustot]

UR4III в сообщении #1077388 писал(а):

Мой вопрос: каким образом ЭМВ получает энергию от источника эдс? - содержит два варианта ответа. 1. Знаем и подробно объясняем через взаимодействия объектов. 2. Процитирую отсюда

источник эдс прикладывает к зарядам силу, совершает над ним работу, этот этап передачи энергии понятен? ускорение зарядов увеличивае поле, отдавая ему энергию. поле обладает собственной энергией поэтому чтобы его увеличить совершается работа, точно так же как в механике с кинетической энергией

я не понимаю вопроса. сам процесс мне полностью понятен, а вот что именно непонятно вам - я не знаю. если вы ищете в качестве "объяснения" какие то механические аналоги, то их не будет, никаких скрытых механических "шестеренок" в скрытой "среде" тут нет

[Munin]

UR4III в сообщении #1077388 писал(а):

Мой вопрос: каким образом ЭМВ получает энергию от источника эдс? - содержит два варианта ответа.

Если вы заранее заготовили ответы на свои вопросы - вот ими и удовлетворяйтесь. А окружающим эти варианты не диктуйте.

UR4III в сообщении #1077388 писал(а):

Полагаю, что и в данном случае он уместен, так как что там на самом деле физика не знает.

Напрасно вы полагаете такую глупость.

UR4III в сообщении #1077388 писал(а):

А с моделями излучения ЭМВ я знаком.

Не знакомы, иначе не задавали бы азбучный вопрос.

[UR4III]

rustot в сообщении #1077397 писал(а):

источник эдс прикладывает к зарядам силу, совершает над ним работу, этот этап передачи энергии понятен?

Да.

Цитата:

ускорение зарядов увеличивае поле,

Как может увеличиться напряженность поля при той же величине зарядов электронов?
Изменяется плотность силовых линий и их направление из преимущественно перпендикулярного к вибратору становится параллельным вибратору. Вы под увеличением поля понимаете увеличение плотности силовых линий?

Цитата:

отдавая ему энергию.

Это не понятно. Движем "шарик". Его заряд от этого не увеличивается. Величина заряда связана с напряженностью поля. Как движение электрона увеличивает энергию поля?

Цитата:

поле обладает собственной энергией поэтому чтобы его увеличить совершается работа, точно так же как в механике с кинетической энергией

На передвижку электронов тратится больше энергии, чем требуется. Вы об этом написали ранее. Эдс источника через ЭМполе воздействует на электроны. Непосредственно на их поле ЭМП не действует, т.е. не изменяет его энергии. Как увеличивается энергия поля, при совершении работы по передвижке электронов?
Вот это мне не понятно. По факту должна быть цепочка взаимодействующих объектов. В начале цепочки источник, в конце - ЭМВ. Я не вижу звена между энергией поля и ускоренно движущимся электроном.

[Munin]

(Пояснение. В общефилософском каком-то смысле, утверждение о том, что физика строит модели, а не занимается тем, как всё устроено на самом деле, - конечно, верно. Но это не вся правда. На самом деле, эти модели очень близки к тому, как всё устроено на самом деле. И поэтому, именно так их и стоит воспринимать ученику - как описание того, как всё устроено на самом деле. Отличия пренебрежимо малы, и ученик до них никогда не доберётся.

Кроме того, здесь есть такой момент, что одно и то же явление физика описывает разными моделями. Именно поэтому, философски говоря, ни одна из таких моделей не является окончательным "как всё устроено на самом деле". Но на самом деле, явления, с которыми сталкивается ученик, бывают нескольких типов, в которых ответы довольно просты:

* Есть явления, которые описываются несколькими моделями одинаково успешно. Различия между этими моделями лежат за пределами тех случаев, с которыми ученик когда-либо столкнётся. В таком случае, разные модели представляют собой просто разные языки, на которых можно говорить о явлении, и между ними существует однозначный перевод. Например:

- Оптические явления можно описывать как электромагнитные волны, либо как поток фотонов.
- Электромагнитные явления можно описывать на основе электромагнитного поля, либо на основе виртуальных фотонов.
- В лабораторных масштабах, можно говорить о земном притяжении, как о силе, либо перейти в свободно падающую систему отсчёта, и в ней освободиться от этой силы.
- Также, в инерциальных системах отсчёта можно описывать механические явления одним образом, а перейдя в ускоренные или вращающиеся системы отсчёта - другим образом, с использованием "сил инерции".
- Явления гравитации можно описывать на основе ньютоновского закона дальнодействия, на основе гравитационного поля, на основе искривления пространства-времени, либо на основе гравитонов.

и так далее.

* Есть явления, в которых одна из моделей работает успешно, а другая - безбожно врёт. Это происходит, когда для другой модели мы вышли за пределы её области применимости. В таком случае, надо понимать, что непригодная модель - это какой-то упрощённый взгляд на природу. Обычно она получается каким-то математическим огрублением другой модели. Это огрубление сначала приемлемо, а потом не годится. Здесь ученик должен понимать, какая модель сохраняет свою адекватность, а какая - нет. И хорошо бы - знать, в каких случаях будут одинаково хороши обе модели. Например:

- Электростатические задачи можно решать как на основе представлений о дальнодействующем законе Кулона, так и на основе электростатического поля. Но электродинамические задачи первым способом решать уже нельзя. Если возникают явления с магнитным полем, запаздывание поля, излучение волн, - то тогда закон Кулона оказывается уже неприемлемым. А вот система уравнений Максвелла - по-прежнему годится.
- Геометрическая оптика работает так же успешно, как волновая, в случае крупных предметов и изображений. Но при изучении микроскопической структуры оптических явлений, геометрическую оптику использовать уже нельзя. Существуют неравенства, показывающие, когда возникает дифракция Френеля и Фраунгофера, связывающие масштабы оптической системы с длиной световой волны. За пределами этих неравенств, волновая оптика по-прежнему годится. Но есть и такие явления, где пасует и волновая оптика, и там уже необходима квантовая оптика.

и тому подобное, примеры можно долго перечислять.

В таких ситуациях, можно считать, что "как всё устроено на самом деле" - гласит успешно работающая модель. Она при этом обычно более сложная.)

[Pphantom]

UR4III, цитаты в сообщения следует вставлять так: выделяете нужный Вам участок сообщения собеседника, после чего в нижнем правом углу соответствующего сообщения находите кнопку "Вставка" и нажимаете на нее.

[UR4III]

Munin в сообщении #1077400 писал(а):

Не знакомы, иначе не задавали бы азбучный вопрос.

Господин Мунин!
Как радиолюбитель, я с должным почтением отношусь к Вам. Если мой вопрос азбучный, то чего проще описать цепочку взаимодействий, переносящих энергию от источника переменной эдс в ЭМВ, и закрыть тему.

[Munin]

UR4III в сообщении #1077450 писал(а):

Как может увеличиться напряженность поля при той же величине зарядов электронов?

А разве напряжённость поля определяется только величиной зарядов электронов, и ничем другим вообще?

UR4III в сообщении #1077450 писал(а):

Как движение электрона увеличивает энергию поля?

Вы вообще хоть чего-нибудь читаете? Рекомендуется, например,
Парселл. Электричество и магнетизм.
Излучение электромагнитных волн там рассматривается в § 5.7.

UR4III в сообщении #1077450 писал(а):

Вот это мне не понятно. По факту должна быть цепочка взаимодействующих объектов. В начале цепочки источник, в конце - ЭМВ. Я не вижу звена между энергией поля и ускоренно движущимся электроном.

Нет. По факту есть цепочка из взаимодействующих электронов и электромагнитного поля. Эта "цепочка" непрерывная, отдельных звеньев в ней нет. Эта "цепочка" описывается уравнениями Максвелла:

$$\begin{gathered} \begin{aligned} \operatorname{div}\mathbf{E}&=4\pi\rho & \operatorname{rot}\mathbf{E}&=-\dfrac{1}{c}\dfrac{\partial\mathbf{B}}{\partial t} \\ \operatorname{div}\mathbf{B}&=0 & \operatorname{rot}\mathbf{B}&=\dfrac{4\pi}{c}\mathbf{j}+\dfrac{1}{c}\dfrac{\partial\mathbf{E}}{\partial t} \end{aligned} \\ \mathbf{j}=\sigma\mathbf{E} \end{gathered}$$

Электрон здесь участвует в правой части уравнений как заряд (плотность заряда $\rho$), а движущийся электрон - как ток (плотность тока $\mathbf{j}$). Если плотность тока переменная, то возникает ненулевая переменная часть магнитного поля, а она в свою очередь соотносится с вихревым электрическим полем - то есть, уже "оторванным" от электрона, существующим самостоятельно (разумеется, это образно, а более строго математически - это вихревое слагаемое общего электрического поля). Дальше они уже могут распространяться отдельно от электрона, поскольку связываются между собой в волновое уравнение, уносящее волны на бесконечность - вместе с энергией. Здесь "цепочка" состоит из взаимно влияющих электрического и магнитного поля, образно говоря, "в соседних точках" - поэтому на самом деле "цепочки" нет, а есть непрерывное взаимное перетекание разных величин и явлений. Чтобы это аккуратно проанализировать, нужно уметь решать уравнения математической физики.

-- 27.11.2015 20:56:44 --

UR4III в сообщении #1077455 писал(а):

Как радиолюбитель... Если мой вопрос азбучный, то чего проще описать цепочку взаимодействий, переносящих энергию от источника переменной эдс в ЭМВ, и закрыть тему.

Боюсь, именно "радиолюбительство" приводит к желанию всё упростить. Надо подняться до математики уравнений Максвелла, и до решений уравнений математической физики.

[arseniiv]

UR4III в сообщении #1077388 писал(а):

Полагаю, что и в данном случае он уместен, так как что там на самом деле физика не знает.

Если рассуждать в таком неконструктивном ключе, то не только физика не знает. Никто никогда и не узнает, «что есть на самом деле». Зато физика знает, как себя Вселенная ведёт с определённой точностью — а только это, в конечном итоге, людям и надо. Младофилософское «на самом деле» может быть кому-то нужно только в успокоении своей (увы, очень далеко не идеальной из-за того как работает эволюция) психики — но есть вещи для этого намного более эффективные: медицина, хорошая беседа, просто стремление аккуратно отделить зёрна от плевел. Итого, «на самом деле» — это истинно бесполезная вещь, и если вы способны убедить себя, что это то, чего вам не хватает для счастья, то способны убедить себя и в чём-нибудь более прямо к нему ведущем. Умный гору обойдёт, а не желающий поумнеть будет спрашивать: «Как с помощью X получить Y? Z не предлагать».

UR4III в сообщении #1077450 писал(а):

Я не вижу звена между энергией поля и ускоренно движущимся электроном.

Гипотетически тут можно было бы посоветовать посмотреть на лагранжиан КЭД и соответствующее его слагаемое, где взаимодействие электромагнитного поля и заряженного электрически поля довольно прозрачно, но на радиолюбительском уровне понять, как именно прозрачно, и что это всё даёт, пытаться сильно непрактично.