2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему На страницу 1, 2, 3, 4, 5 ... 8  След.
 
 Электромагнитные волны. Процесс образования.
Сообщение25.11.2015, 11:09 
Аватара пользователя


03/08/15
20
Пытаюсь разобраться/понять в механизме образования электромагнитных волн.

В учебнике написано:
"Электромагнитные волны могут возбуждаться только ускоренно движущимися зарядами.
Цепи постоянного тока, в которых носители заряда движутся с неизменной скоростью, не являются источником электромагнитных волн".
Как быть с лампой накаливания которая излучает свет? Ведь свет это тоже электромагнитные волны как и тепло.

Далее, как происходит образование ЭМ-волн в колебательном контуре(какие процессы за это отвечают), почему он должен быть именно открытым?

Если вопрос тривиальный, скиньте просто статью, книгу где это процесс описан. Либо расскажите простыми словами.

Спасибо.

 Профиль  
                  
 
 Re: Электромагнитные волны. Процесс образования.
Сообщение25.11.2015, 12:05 
Заслуженный участник


21/09/15
998
Зажгите спичку - тока нет а свет есть. А светлячек - живой и светится.
С лампочкой над разделять два процесса - нагрев нити током и тепловое излучение. Тепловое излучение непосредственно с током не связано. В физику теплового излучения залезать не хочется, но совсем совсем грубо фотоны излучаются когда что-то электрическое ускоряется - либо атомы сталкиваются, либо электроны в атомах прыгают.
С контуром - волны есть всегда, но вот дают ли им распространяться наружу, или они циркулируют внутри элементов контура - это вопрос другой. Пока читайте учебник дальше.

 Профиль  
                  
 
 Re: Электромагнитные волны. Процесс образования.
Сообщение25.11.2015, 12:15 


25/11/15

42
ускоренно движущиеся заряды создают ЭМ волны?
тогда заставьте их равномерно двигаться по окружности, и это будет ускоренным движением (центростремительное ускорение)..

Но непонятно почему вращение медного диска(кольца) не создает ЭМ поля :( А ведь должно?

Может быть вращение электрических зарядов создает нечто иное? Например гравитационное поле?

 Профиль  
                  
 
 Re: Электромагнитные волны. Процесс образования.
Сообщение25.11.2015, 12:24 
Заслуженный участник


21/09/15
998
XYAMAN в сообщении #1076525 писал(а):
тогда заставьте их равномерно двигаться по окружности

Называется синхротронное излучение. Мешает ускорять частицы, но и используется для многого разного

 Профиль  
                  
 
 Re: Электромагнитные волны. Процесс образования.
Сообщение25.11.2015, 12:27 


25/11/15

42
AnatolyBa в сообщении #1076528 писал(а):
XYAMAN в сообщении #1076525 писал(а):
тогда заставьте их равномерно двигаться по окружности

Называется синхротронное излучение. Мешает ускорять частицы, но и используется для многого разного
синхротронное излучение не может возникнуть без внешнего воздействия на движущиеся по окружности электрические заряды.

 Профиль  
                  
 
 Re: Электромагнитные волны. Процесс образования.
Сообщение25.11.2015, 12:34 
Заслуженный участник


21/09/15
998
Внешнее воздействие (в виде полей) заставляет двигаться частицы по окружности. Это да.
Излучают они сами.

 Профиль  
                  
 
 Re: Электромагнитные волны. Процесс образования.
Сообщение25.11.2015, 12:40 


25/11/15

42
некоторые считают что излучение появляется не вследствие их вращения, а вследствии их сопротивления воздействию внешних полей. Само вращение следствие того же порядка.

Т.е. воздействие полей на частицы приводит к появлению:
1. ЭМИ
2. движения по окружности или спиральной траектории

Но я имел ввиду вначале что движение зарядов по окружности в чистом виде. без каких либо внешних воздействий, в том числе и полями.

Ясен перец, что если электрический заряд разогнать, а потом на его пути магнитное поле создать, то его в штопор загонит. Примерно то ж самое если в квадруполе электрическом гонять заряженные частицы (будь то сепаратор легких и тяжелых, или еще что-то)сопутствующим будет излучение с какой то частотой, но это не тот вариант который бы я хотел обсудить.

 Профиль  
                  
 
 Re: Электромагнитные волны. Процесс образования.
Сообщение25.11.2015, 12:45 
Заслуженный участник


21/09/15
998
Так.
Вопрос был про лампочки накаливания. С лампочками разобрались?

 Профиль  
                  
 
 Re: Электромагнитные волны. Процесс образования.
Сообщение25.11.2015, 12:47 


25/11/15

42
да. про лампочки очень интересно. но тема не раскрыта.

 Профиль  
                  
 
 Re: Электромагнитные волны. Процесс образования.
Сообщение25.11.2015, 12:53 
Аватара пользователя


03/08/15
20
спасибо.
с лампой понял: свет и тепло излучают электроны в атомах решетки. свободные электроны участвующие в токе тут не при чем.

вторая часть вопроса: как происходит получение/излучение ЭМ-волн в колебательном контуре?
действительно, если мы будем просто махать медной палкой в воздухе(а это будет движение свободных электронов в проводнике) ЭМ-волны не образуются...

 Профиль  
                  
 
 Re: Электромагнитные волны. Процесс образования.
Сообщение25.11.2015, 12:55 


25/11/15

42
лампочки светятся или греют, это зависит лишь от параметров движения зарядов в проводнике. Согласны?

поскольку свет и тепло это ЭМ волны с длиной от десятков мкм до видимого спектра (включительно), причем на плотностях тока мы видим смещение спектра в длинноволновую область, а при увеличении плотности тока мы наблюдаем смещение в область коротких волн.

Собственно сам ток не важен, как и напряжение и сопротивление проводника. Неважно также сечение его. Только все вместе. Т.е. совокупное влияние этих факторов выводит нас к плотности тока, или к количеству зарядов перемещающихся через сечение проводника за единицу времени.

-- 25.11.2015, 13:58 --

horn в сообщении #1076540 писал(а):
спасибо.
с лампой понял: свет и тепло излучают электроны в атомах решетки. свободные электроны участвующие в токе тут не при чем.

вторая часть вопроса: как происходит получение/излучение ЭМ-волн в колебательном контуре?
действительно, если мы будем просто махать медной палкой в воздухе(а это будет движение свободных электронов в проводнике) ЭМ-волны не образуются...


не уверен что вам понятно насчет лампы..
А по поводу махания палкой медной, так ведь махать надо в магнитном поле, причем либо махать с ускорением в равномерном поле, либо равномерно двигать в градиентном поле. И кстати важно куда махать, относительно вектора МП.

кстати говоря можно махать медной палкой согнутой в виток, и не махать, а вращать этот виток. Если обеспечить надежный контакт с концами этого витка, подключенными к входу осциллографа, можно через усилитель, то получается магнитометр, или компас. Амплитуда переменной ЭДС наведенной в этом витке будет пропорциональна частоте вращения и напряженности МП.

 Профиль  
                  
 
 Re: Электромагнитные волны. Процесс образования.
Сообщение25.11.2015, 14:33 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
horn в сообщении #1076511 писал(а):
В учебнике написано:
"Электромагнитные волны могут возбуждаться только ускоренно движущимися зарядами.
Цепи постоянного тока, в которых носители заряда движутся с неизменной скоростью, не являются источником электромагнитных волн".

Ну, это, конечно, дурацкая формулировка. В цепях постоянного тока заряды-то движутся ускоренно. Например, как может двигаться с неизменной скоростью электрон по закругляющемуся проводу? :-)

Правильная формулировка должна указывать, что в цепях постоянного тока картина тока неизменна во времени. И поэтому нет излучения волн.

И если картина тока меняется по времени линейно (более строгая формулировка - в сложных учебниках...), то тоже не будет волн. И только если нелинейно - тут появляются волны.

XYAMAN в сообщении #1076525 писал(а):
Может быть вращение электрических зарядов создает нечто иное? Например гравитационное поле?

Бреда не надо, пожалуйста...

horn в сообщении #1076540 писал(а):
вторая часть вопроса: как происходит получение/излучение ЭМ-волн в колебательном контуре?
действительно, если мы будем просто махать медной палкой в воздухе(а это будет движение свободных электронов в проводнике) ЭМ-волны не образуются...

Если будем махать заряженной палкой - электромагнитные волны образуются. Просто очень слабенькие.
Нейтральной палкой махать бесполезно по очевидной причине: она нейтральная. В ней (средняя) плотность зарядов везде нуль.

XYAMAN в сообщении #1076542 писал(а):
лампочки светятся или греют, это зависит лишь от параметров движения зарядов в проводнике. Согласны?

Не ставьте условия тем, кто вам пытается помочь.
Нет, лампочки светятся или греют, это зависит от множества параметров: материал лампочки, её конструкция, окружающие условия (отражатели, температура и т. п.). Свечение лампочки связано с электрическим током косвенно - через нагрев.

Например, лампочку вообще можно сделать так: электрический ток нагревает изолятор, изолятор светится. И при чём тут будет движение зарядов в проводнике?

XYAMAN в сообщении #1076542 писал(а):
поскольку свет и тепло это ЭМ волны с длиной от десятков мкм до видимого спектра (включительно), причем на плотностях тока мы видим смещение спектра в длинноволновую область, а при увеличении плотности тока мы наблюдаем смещение в область коротких волн.

Собственно сам ток не важен, как и напряжение и сопротивление проводника. Неважно также сечение его. Только все вместе.

Даже это не важно. Важно не городить чушь, а почитать учебник физики. Там будет написано, как излучают нагретые тела. Например, лампочку вообще можно никуда не включать, а нагреть теплопроводностью или лазером. И она будет светиться. Ровно по такому же принципу: чем холоднее - тем длиннее волны, а чем горячее - тем короче волны. Это закон Планка.

XYAMAN в сообщении #1076542 писал(а):
не уверен что вам понятно насчет лампы..

Не стоит тут пытаться что-то объяснять кому-то, пока вы сами не овладели материалом.

 Профиль  
                  
 
 Re: Электромагнитные волны. Процесс образования.
Сообщение25.11.2015, 14:44 


25/11/15

42
но вы говорите одно а делаете другое.

вы пытаетесь помочь, но еще больше запутываете. Извините.

Подогревать нить накаливания лампочки лазером? Но это лишь передача энергии от источника к нити накаливания.
Я говорил о передаче энергии нити накаливания от зарядов, которые движутся. А вы говорит от передче энергии любым другим способом. Зачем плодить сущности если с первичной не разобрались мы еще..

Объясните пожалуйста почему если энергии больше то длина волны излучается короче. Только законы смещения разного не надо, законы дают формулировку голословным утверждениям, а нас интересует физический смысл происходящего в металле проводника. НУ или изолятора, если его нагреем чем то.

Вообще то светится все, только для разных веществ нужна разная энергия, чтобы получить ту или иную длину волны излучения.
Кстати почему свет от нити накаливания почти сплошной, ведь там кроме вольфрама то, ничего и нету. А свет от возбужденного неона имеет узкую полосу спектра.

 Профиль  
                  
 
 Re: Электромагнитные волны. Процесс образования.
Сообщение25.11.2015, 14:54 
Заслуженный участник


29/09/14
1151
Пока я раздумывал, печатать или не печатать ответ, Munin опередил и правильно сделал! Мой ответ, наверное, более поверхностный, (популяризаторски неточный :), но всё-таки приведу его.

horn в сообщении #1076511 писал(а):
Если вопрос тривиальный, скиньте просто статью, книгу где это процесс описан. Либо расскажите простыми словами.

Вопрос не тривиальный, но и не непреодолимо сложный. Попробуйте изучить, например, эту книгу:

"Фейнмановские Лекции по Физике" (ФЛФ)
том (или выпуск) 3: "Излучение. Волны. Кванты.",
глава 28 и далее.

Продолжение - в ФЛФ том 6. Лучше изучать все тома ФЛФ подряд, без пропусков, и очень внимательно.

(Оффтоп)

Все тома ФЛФ и множество других хороших учебников легко доступны (пока ещё), например, в библиотеке сайта "Мир математических уравнений", на этой страничке. Главное: иметь желание учиться, и таки не лениться учиться. :)


XYAMAN в сообщении #1076525 писал(а):
Но непонятно почему вращение медного диска(кольца) не создает ЭМ поля
horn в сообщении #1076540 писал(а):
если мы будем просто махать медной палкой в воздухе(а это будет движение свободных электронов в проводнике) ЭМ-волны не образуются...


Не забывайте, что в телах (в палках, дисках, кольцах и т.п.) наряду с отрицательно заряженными электронами имеются положительно заряженные ядра атомов, так что суммарный заряд тел обычно с хорошей точностью равен нулю. Если мы ускоряем электрон (отрицательный заряд) и тут же рядышком так же ускоряем заряд противоположного знака, то можно считать, что каждый из них порождает свою ЭМ-волну, но волны эти взаимно противофазны и поэтому ЭМ-поле суммарной волны попросту равно нулю.

Это очень важное обстоятельство: зарядами противоположных знаков создаются поля противоположных знаков, а итоговое поле в каждой точке наблюдения равно сумме полей (в точке наблюдения) от всех зарядов.

Взаимное "гашение" ЭМ-волн одинаковой амплитуды, но противоположного знака (т.е. гашение противофазных волн) называется деструктивной интерференцией. Вообще интерференция играет важнейшую роль в картине распространения ЭМ-волн; см. об этом, например, в указанной выше книге ФЛФ-3.

В том числе интерференция важна и в вопросе об ЭМ-поле, которое казалось бы должно возбуждаться даже постоянным током электронов в медном кольце (с источником тока, включённым в разрез кольца). Ведь да: движение электронов по окружности есть ускоренное движение. Однако здесь важно, что в таком кольце всё время есть электроны с противоположными векторами ускорения - это электроны на противоположных концах каждого диаметра кольца. Противоположность векторов ускорения одинаковых зарядов (так же как и противоположность знаков заряда при одинаковом ускорении) ведёт к противофазности порождаемых ими ЭМ волн и, следовательно, опять к деструктивной интерференции. Поэтому кольцо с постоянным током не излучает.

Вообще, можно показать (для этого надо уже научиться решать уравнения ЭМ-поля - уравнения Максвелла), что если поле плотности электрического заряда и поле плотности электрического тока являются статическими, т.е. распределение заряда и тока в телах не изменяется со временем, то интерференция ЭМ-волн от них везде полностью деструктивная, т.е. такие тела создают только статические электрическое и магнитное поле, но не порождают электро-магнитного излучения.

P.S. Добавил уточнение:
Кольцо с постоянным током не излучает так, как излучал бы одиночный заряд, вращающийся по окружности. Но поскольку слова "постоянный ток" означают только постоянство в среднем по времени, и к среднему значению тока всегда есть "шумовая добавка", обусловленная хаотическим тепловым движением электронов, то есть и "шумовое" ЭМ-излучение - это обычное тепловое излучение кольца, характерное для любых нагретых тел. (Тепловое излучение при невысокой температуре не видно невооружённым глазом, но его можно увидеть, например, через прибор ночного видения.)

 Профиль  
                  
 
 Re: Электромагнитные волны. Процесс образования.
Сообщение25.11.2015, 15:04 


25/11/15

42
спасибо! теперь более вся ясно.

Но тогда вопрос, если мы в кольце проводника запустим короткие однополярные импульсы тока , предположим длина окружности 100см, а длительность токового импульса 2нс, условно возьмем скорость распространения импульса 25см/нс (она примерно гдето в пределах 22-27), предположим даже что это сверхпроводник. Чтоб не было затухания тока. Импульс будет бегать по кругу, и всегда ток будет только на одной половине окружности, диаметрально противоположная половина окружности будет свободна от тока.. то такой вариант должен излучать ? ведь деструктивной интерференции нет в этом варианте?

Или я чтото не то наморозил?

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 107 ]  На страницу 1, 2, 3, 4, 5 ... 8  След.

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group