Электричество и электрическая железная дорога. Конспект лекций по физике, страница 47

12. Заряженное диэлектрическое кольцо вращается (опыт Эйхенвальда) Изобразите силовые линии магнитного поля, созданного кольцом? Можно ли сказать, что поле создано токами смещения?

13. Из заряженного конденсатора вынимается диэлектрик. Создается ли в пространстве магнитное поле?

14. Пластины заряженного конденсатора, отключенного от источника тока, разводятся. Возникает ли в пространстве между пластинами магнитное поле? Как изменится ответ, если источник тока не отключен?

15. Заряженный шарик пульсирует. Будет ли около шарика возникать переменное электрическое  поле и магнитное поле?

16. Чем создается ток смещения: смещением зарядов диэлектрика, переменным электрическим полем или движением электрических зарядов?

17. Чем создается ток смещения: переменным вихревым электрическим полем или переменным электростатическим полем?

18. Чем и почему отличается форма записи теоремы Гаусса для электрического поля и для магнитного поля?

19. В магнитном поле Земли летит самолет. Возникает ли электрическое поле в самолете?

18. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ

1. Электромагнитная волна – это процесс распространения в пространстве взаимно превращающихся магнитного и электрического полей.   Существование электромагнитных волн было теоретически предсказано Максвеллом на основе решения системы уравнений  электромагнитного поля. Для пространства, где нет токов проводимости и электрических зарядов, первое и второе уравнения имеют вид

 .                                             18.1

Согласно первому уравнению циркуляция вектора напряженности вихревого электрического поля равна с обратным знаком скорости изменения магнитного потока сквозь поверхность контура. По гипотезе Максвелла, всегда при изменении вектора индукции В магнитного поля в пространстве возникает вихревое электрическое поле. Силовые линии  вихревого электрического поля в отличие от электростатического поля замкнуты. 

Согласно второму уравнению циркуляция вектора индукции магнитного поля равна произведению скорости изменения напряженности электрического поля на магнитную и электрическую проницаемости среды. По гипотезе Максвелла переменное электрическое поле является током смещения, . Как  и ток в проводниках переменный ток смещения  обладает способностью индуцировать в пространстве магнитное поле.

Таким образом, если в некоторой области пространства появится изменяющиеся электрическое поле, то оно индуцирует рядом переменное магнитное поле,  которое, в свою очередь, индуцирует в соседних областях пространства переменное вихревое электрическое поле. И так далее.

2. Излучателем электромагнитных волн может быть открытый колебательный контур, у которого обкладки конденсатора разведены настолько, что электрическое поле оказывается не внутри, а снаружи (рис. 18.1). Излучение наиболее эффективно в диапазоне высоких частот. Для этого емкость С и индуктивность L контура должны быть малы  (по формуле Томсона  ). При разведении обкладок и уменьшении числа витков контур превращается в стержень. Излучатель в виде стержня называется вибратором Герца. В вибраторе электрический заряд колеблется с частотой до нескольких сот МГц, создавая в пространстве быстропеременные электрическое и магнитное поля.

3. Пусть в некоторый момент времени вибратором создаётся возрастающее электрическое поле с напряженностью Е₁, направленное вверх (рис. 18.2). Ток смещения с плотностью  , будет направлен вверх. Он индуцирует около себя возрастающее магнитное поле В₁, силовые линии которого, по правилу буравчика, – это окружности, направленные против часовой стрелки на виде сверху. Это возрастающее магнитное поле В₁ индуцирует в области С электрическое поле с напряженностью Е₂, силовые линии которого согласно правилу Ленца направлены против часовой стрелки.