Электромагнитные волны. Процесс образования.

[Munin]

Да. По сути, даже антенны делятся (некоторые) на "электрического типа" и "магнитного типа". Электрические - это "усики", а магнитные - "колечки".

Но если мы возьмём просто заряженную частицу, и будем её ускоренно двигать, то у неё будет и переменное электрическое, и переменное магнитное поле. Ведь когда частица движется, то это ток, а вокруг тока есть магнитное поле.

Так что, на самом деле, нет двух способов возбуждения электромагнитных волн. И тот и другой - имеет дело и с электрическим, и с магнитным полем.

[fred1996]

Более того, в школьном (американском) учебнике читал, что в американском и британском телевидении применялась различная ориентация магнитного поля. У одних горизонтальная, у других вертикальная. Поэтому и колечки у приемных антенн у них ориентированы по-разному.
А вот тут вкратце без излишней антенно-фидерной теории можно почитать про принципы действия антенн:
https://habrahabr.ru/post/158273/

К сейчас в эпоху спутникового телевидения я даже не знаю, какой там принцип действия этих тарелок. Да и тарелки вроде отмирают. И кабельное телевидение тоже скоро станет неактуальным.

[jast321]

Понятно. У меня ещё есть вопросик, чем то схож с первым:
Имеем генератор переменного тока(лабораторный-переносной). Он выдает синусоидальное напряжение с большой частотой (опять же 100мгц). Тогда его щупах (крокодильчиках) попеременно с такой же частотой будет возникать переменное электрическое поле. Это получается, что он будет излучать электромагнитные колебания? Ведь электрическое поле будет изменяться с большой частотой.

-- 24.06.2017, 09:38 --

Munin, я понял,здачит будет. Про движущуюся частицу понятно. Меня интересовало именно изменение эл маг от поля постоянного магнита. Ведь у него нет электрического поля.

[rustot]

jast321 в сообщении #1229114 писал(а):

Меня интересовало именно изменение эл маг от поля постоянного магнита. Ведь у него нет электрического поля.

Движущийся магнит создает такой же конфигурации электрическое поле, как движущийся электрический диполь магнитное

Когда магнит сквозь неподвижную рамку проносят, ток в рамке создается именно электрическим полем магнита.

[wrest]

fred1996 в сообщении #1229091 писал(а):

К сейчас в эпоху спутникового телевидения я даже не знаю, какой там принцип действия этих тарелок.

У тарелок принцип действия простой: сфокусировать параллельно падающие лучи в одной точке.

-- 24.06.2017, 10:46 --

jast321 в сообщении #1229114 писал(а):

Он выдает синусоидальное напряжение с большой частотой (опять же 100мгц).

Ну это еще небольшая :)

jast321 в сообщении #1229114 писал(а):

Тогда его щупах (крокодильчиках) попеременно с такой же частотой будет возникать переменное электрическое поле. Это получается, что он будет излучать электромагнитные колебания?

Будет, конечно.
Особенно если вы подключите этот генератор к антенне, которая рассчитана на такую частоту.

[jast321]

Все понял.
Вывод из всего: получается, что в излучающем вибраторе Герца имеющем длину плеча равную четверти длины волны в момент излучения в антенне возникает резонанс. В некоторое мгновение на концах скапливается много заряда. Они образуют сильное электрическое поле.
НО решающую роль в излучении играет именно ток в антенне, который и создаётся(раскачивается) благодаря этому напряжению на концах. И получается, что электрическое поле от зарядов на концах(его линии направлены от одного конца антенны вдоль и до другого) роли в излучении не принимает. А принимает только движущийся заряд?

[realeugene]

jast321 в сообщении #1229164 писал(а):

И получается, что электрическое поле от зарядов на концах(его линии направлены от одного конца антенны вдоль и до другого) роли в излучении не принимает. А принимает только движущийся заряд?

Нет, не так. Вы упомянули про "резонанс". При резонансе средняя энергия электрического и магнитного поля вблизи антенны равны. Каждые полпериода электрическое поле превращается в магнитное, и наоборот. Только часть этой энергии уходит от антенны в бесконечность в виде волны, какая часть определяется добротностью антенны. Остальное колеблется вокруг проводов.

То, что "излучают только токи" - да, это очень удобный метод расчёта поля, особенно, в дальней зоне. Но что касается зарядов: если они не будут каждые полпериода скапливаться на концах проводов, создавая электрическое поле вокруг себя, то не будет и токов в проводах. При расчёте антенн главная сложность - найти эти самые токи в проводах антенны, поле от которых потом уже можно легко проинтегрировать в качестве последнего шага расчёта. Для этого тоже приходится решать уравнения Максвелла в окрестности антенны. Иногда про форму этих токов в проводах удаётся догадатся, и тогда расчёт антенны сильно упрощается.

Электромагнитное поле и заряды неразрывно связаны друг с другом. К их расчётам можно подходить с разных сторон, как удобнее в каждом конкретном случае.

[jast321]

rustot в сообщении #1229119 писал(а):

jast321 в сообщении #1229114 писал(а):

Меня интересовало именно изменение эл маг от поля постоянного магнита. Ведь у него нет электрического поля.

Движущийся магнит создает такой же конфигурации электрическое поле, как движущийся электрический диполь магнитное

Когда магнит сквозь неподвижную рамку проносят, ток в рамке создается именно электрическим полем магнита.

Можно уточнить, получается, что на заряд могут действовать только силы электрического поля, потому то проводя постоянным магнитом возле проводника его магнитное поле (изменяется в пространстве) и порождает электрическое. И ИМЕННО оно действует на заряды?

То есть если вникнуть глубже частицы всеже реагируют не на магнитное поле магнита, а на электрическое, которое пораждается магнитным ?

[Munin]

jast321 в сообщении #1229198 писал(а):

Можно уточнить, получается, что на заряд могут действовать только силы электрического поля

На неподвижный заряд могут действовать только силы электрического поля. На движущийся - также силы магнитного.

$$\mathbf{F}=q\mathbf{E}+q[\mathbf{v}\mathbf{B}]$$

Это выражение называется сила Лоренца (Lorentz, потому что Лоренцев несколько разных).

jast321 в сообщении #1229198 писал(а):

То есть, если вникнуть глубже, частицы все же реагируют не на магнитное поле магнита, а на электрическое, которое порождается магнитным?

Да.

[rustot]

jast321 в сообщении #1229198 писал(а):

То есть если вникнуть глубже частицы всеже реагируют не на магнитное поле магнита, а на электрическое, которое пораждается магнитным ?

Оно не порождается магнитным полем, оно порождается движением магнита, но вычислить его можно в том числе и из магнитного поля, потому-что они очень строго друг на друга завязаны.

Поле то всего одно, "электромагнитное", оно проявляется в силе действующей на заряд, эта сила зависит в том числе и от скорости заряда. Поэтому поле для удобства раскладывают на условные слагаемые, то которое действовало бы с силой на заряд если БЫ он был неподвижен и то которое прикладывает "дополнительную" силу связанную с его движением. Поскольку один и тот же заряда относительно разных систем отсчета движется с разной скоростью, а относительно некоторых и вовсе покоится, то относительно разных систем отсчета и электромагнитное поле раскладывается на условные слагаемые по другому

Допустим тот же магнит и та же рамка, но относительно другой системы отсчета магнит покоится а двигается рамка. В этой системе отсчета электромагнитное поле магнита не имеет электрической составляющей и силу к зарядам в рамке прикладывает уже магнитное поле.

jast321 в сообщении #1229164 писал(а):

В некоторое мгновение на концах скапливается много заряда. Они образуют сильное электрическое поле.
НО решающую роль в излучении играет именно ток в антенне, который и создаётся(раскачивается) благодаря этому напряжению на концах. И получается, что электрическое поле от зарядов на концах(его линии направлены от одного конца антенны вдоль и до другого) роли в излучении не принимает. А принимает только движущийся заряд?

Это вопрос о курице и яйце. Зная состояние поля но не зная состояния создавших его зарядов вы можете найти каким будет излучение. Зная все о зарядах и ничего не зная о поле вы тоже можете найти излучение. В некоторых теориях поле вообще считает первичным а заряды это типа "флуктуаций" самого поля (по крайней мере мне так показалось)

В конечном итоге один единственный ускорено движущийся заряд создает в электромагнитном поле такую компоненту, которая называется полем излучения. Но чтобы создать излучающую систему нужно добиться чтобы ускорения множества зарядов происходили в нужной комбинации, так чтобы их поля излучения не складывались до нуля, не уничтожали друг друга. При этом вы не имеете возможность управлять каждым зарядом персонально, они все друг на друга влияют, прикладывают друг к другу силы, влияют на ускорения друг друга (да еще и с запаздыванием). получается очень сложная система с многочисленными обратными связями. И вот всякой хитрой геометрией проводников и добиваются чтобы при всем при этом они все оказались двигающимися в нужной комбинации

[Munin]

rustot в сообщении #1229272 писал(а):

Оно не порождается магнитным полем, оно порождается движением магнита

Или можно сказать, что изменением магнитного поля.

Тут нельзя требовать строгости от слова "порождается". Фактически есть одновременно несколько явлений, связанных уравнениями. Они есть всегда вместе. Когда мы говорим "порождается", мы говорим только о том, как мы это понимаем и рассуждаем, а не о какой-то физической реальности.

[Dmitriy40]

Munin в сообщении #1229282 писал(а):

Или можно сказать, что изменением магнитного поля.

Кстати так сказать даже лучше (понятнее и точнее даже на популярном уровне), ведь в некоторых специальных случаях движение магнита есть, а изменения магнитного поля нет (мне привиделось движение вдоль продольной оси бесконечного цилиндрического магнита с аксиальной намагниченностью).

[fred1996]

Munin в сообщении #1229282 писал(а):

rustot в сообщении #1229272 писал(а):

Оно не порождается магнитным полем, оно порождается движением магнита

Или можно сказать, что изменением магнитного поля.

Тут нельзя требовать строгости от слова "порождается". Фактически есть одновременно несколько явлений, связанных уравнениями. Они есть всегда вместе. Когда мы говорим "порождается", мы говорим только о том, как мы это понимаем и рассуждаем, а не о какой-то физической реальности.

Кстати, это достаточно тонкий момент, который приходится аккуратно объяснять ученикам.
Обычно в школьных учебниках физики при выведении формулы для плоской электромагнитной волны пользуются следующими рассуждениями.
Мол смотрите, как изменение магнитного поля порождает возникновение электрического, а изменение электрического порождает магитное.
Не стоит забывать, что это одно и то же явление, называемое электромагнитное поле, которое мы только ради математического удобства так разделили.
Реально есть явление, которое описывается набором математических уравнений жестко связаных между собой. Можно было бы даже сказать, что это есть одно гипервекторное уравнение, описывающее данное явление и никто там никого не порождает, потому что действие комплексное.
Для простоты могу дать пример из механики. Есть задача, где присутствуют силы трения и реакции опоры. Мы знаем, что в первом приближении увеличение реакции опоры увеличивает силу трения, которая в данной конкретной задаче может изменять какие-то другие реакции опоры. Но мы рассматриваем задачу в комплексе и решаем систему уравнений без всяких домыслов, какая сила какую порождает.
Хотя, конечно, никто нам не запрещат решать систему методом последовательных приближений. Иногда это работает лучше, когда трудно решить задачу аналитически в лоб.

[Munin]

Dmitriy40
А вот не факт! Есть специальные случаи, когда как раз движение магнита есть, изменения магнитного поля нет, а электрическое поле всё равно возникает (униполярный индуктор).

-- 24.06.2017 22:13:26 --

fred1996 в сообщении #1229315 писал(а):

Можно было бы даже сказать, что это есть одно гипервекторное уравнение

Лучше не надо.
Есть одно комплексное уравнение, и есть одно тензорное. И никаких "гипервекторных".

[Dmitriy40]

Мда. Ок, значит в первом приближении можно говорить и так и так - но непременно исключать некоторые специальные случаи. Хотя мне с полем понятнее.