Электромагнитное поле

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ 3
1. Общие сведения об электромагнитном поле 4
1.1 Открытие электромагнитного поля 4
1.2 Источники ЭМП и их влияние на человека 4
1.3 Применение электромагнитных полей 6
2. Сущность и характеристика электромагнитного поля 7
2.1 Общая характеристика электромагнитного поля 7
2.2 Физические величины, характеризующие ЭМП 7
2.3 Физические свойства электромагнитного поля 9
2.4 Уравнения Максвелла для электромагнитного поля 10
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 13
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 14

1.1 Открытие электромагнитного поля
Изучение магнитного поля началось в 1269 году, когда французский учёный Пётр Перегрин (рыцарь Пьер из Мерикура) отметил магнитное поле на поверхности сферического магнита, применяя стальные иглы, и определил, что получающиеся линии магнитного поля пересекались в двух точках, которые он назвал «полюсами» по аналогии с полюсами Земли.
Эрстед в своих экспериментах только в 1819 году обнаружил отклонение стрелки компаса, расположенного вблизи проводника с током, и тогда ученым был сделан вывод о том, что существует некая взаимосвязь между электрическими и магнитными явлениями.
В 1864 году, Максвелл сумел обобщить математически уже известные электрические и магнитные явления, - он создал теорию электромагнитного поля, согласно которой электромагнитное поле включает в себя взаимосвязанные электрическое и магнитное поля. Так, благодаря Максвеллу, стало возможным научное математическое объединение результатов предшествующих экспериментов в электродинамике.
...

1.2 Источники ЭМП и их влияние на человека
Источники ЭМП могут быть естественные и антропогенные.
Природные (естественные) источники электромагнитных полей делят на следующие группы:
• электрическое и магнитное поле Земли;
• радиоизлучение Солнца и галактик (реликтовое излучение, равномерно распространенное во Вселенной);
• атмосферное электричество;
• биологический электромагнитный фон.
Антропогенные источники электромагнитных полей делятся на 2 группы:
• источники низкочастотных излучений (0 - 3 кГц);
• источники высокочастотных излучений (от 3 кГц до 300 ГГц).
...

1.3 Применение электромагнитных полей
Использование необычных свойств ЭМП в электромагнитных устройствах позволяет управлять большими потоками энергии, создавать сложные быстродействующие кибернетические системы управления и вычислительные машины, передавать огромные объемы информации на большие расстояния, в т. ч. посылать сигналы на сотни миллионов километров в космическое пространство, и т.д.
Примером достижений современной техники, связанных с использованием ЭМп, являются работы по предсказанию, обнаружению и исследованию бесщелевых полупроводников и экситонных фаз, получившие в 1983 г. Государственную премию СССР.2
Бесщелевые полупроводники – это, по существу, новый тип вещества.
Все современные технологии непосредственно связаны с использование ЭМП. Например, фантастические возможности применения магнитных полей открывает явление высокотемпературной проводимости.
...

2.1 Общая характеристика электромагнитного поля
На ЭМП как на вид материи распространяются понятия, относящиеся к свойствам вещества: инерция, гравитационная масса и энергия, количество движения и момент количества движения.
Наличие инертной массы ЭМП подтверждается опытами великого русского физика П.Н. Лебедева, обнаружившего световое давление на твёрдые тела (1899) и газы (1907). Инертная масса ЭМП имеет ничтожную плотность.
Электромагнитное поле является носителем гравитационной массы, что подтверждается искривлением светового луча в поле тяготения Солнца, замеченным во время солнечного затмения (1919), а также тем, что энергия (скорость) луча увеличивается при движении вниз к Земле и уменьшается при движении вверх от Земли (опыт Пандау, 1960). (опыт Пандау, 1960).
Электромагнитное поле обладает энергией, так как при взаимодействии с заряженными частицами их энергия изменяется и, следовательно, передаётся электромагнитному полю и наоборот.
...

2.2 Физические величины, характеризующие ЭМП
Напряжённость электрического поля является силовой характеристикой электрического поля, которая показывает, какая сила действует на единичный точечный заряд q, помещённый в это поле, т.е.
, (2.1)
Силовые линии электрического поля начинаются и заканчиваются на свободных и связанных зарядах (Рисунок 2.1). Из Рисунка 2.1 видно, что некоторые силовые линии вектора (сплошные линии) на границе раздела претерпевают скачкообразное изменение, создавая тем самым неудобства при расчёте электростатических полей. Поэтому вводится вектор, который бы не изменялся на всём протяжении между электродами.

Рисунок 2.1 – Общая схема поляризации диэлектрика

Линии такого вектора (вектора электрического смещения) начинаются и заканчиваются только на свободных зарядах (Рисунок 2.1, пунктирная линия).
...

2.3 Физические свойства электромагнитного поля
О наличии электрического, или магнитного, или и того и другого поля в пространстве можно судить по силовому действию со стороны ЭМП на заряженную частицу или на ток:
F = q(E+v×B) (2.5)
Электрическое поле действует на электрические заряды, как на подвижные, так и на неподвижные, с определенной силой, зависящей от напряженности электрического поля в данной точке пространства в данный момент времени, и от величины пробного заряда q.
Зная силу (величину и направление), с которой электрическое поле действует на пробный заряд, и зная величину заряда, можно найти напряженность E электрического поля в данной точке пространства.
Электрическое поле создается электрическими зарядами (Рисунок 2.2), его силовые линии начинаются на положительных зарядах (условно проистекают от них), и заканчиваются на отрицательных зарядах (условно втекают в них). Таким образом, электрические заряды — это источники электрического поля.
...

2.4 Уравнения Максвелла для электромагнитного поля
Макроскопическая теория электромагнитного поля базируется на фундаментальных законах природы – законах электромагнетизма. Математическая формулировка этих законов в наиболее общей форме была дана Дж. К. Максвеллом в 1864 г. и впервые опубликована в 1873-м. Уравнения Максвелла получены в результате обобщения накопленных к тому времени экспериментальных данных по исследованию явлений электромагнетизма. Дж. К. Максвелл обобщил известные закономерности для случая переменных полей. В теории электромагнетизма уравнения Максвелла играют такую же роль, как законы Ньютона в механике.
Первое уравнение Максвелла описывает процесс возбуждения магнитного поля и является обобщением опытов Эрстеда и Ампера.
Закон полного тока формулируется так: циркуляция вектора напряженности магнитного поля по замкнутому контуру L равна потоку вектора плотности тока проводимости через любую поверхность S, опирающуюся на этот контур, т. е.
...

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе проделанной работы выполнены все задачи для достижения поставленной цели: рассмотрено открытие электромагнитного поля, источники ЭМП и их влияние на человека, применение электромагнитных полей, общая характеристика электромагнитного поля, физические величины, которые характеризуют ЭМП, физические свойства ЭМП, а также уравнения Максвелла для электромагнитного поля и другие моменты.
Из вышеизложенного материала необходимо сделать несколько выводов: во-первых, современный мир немыслим без бытовой техники, мобильных телефонов, электричества, трамваев и троллейбусов, телевизоров и компьютеров. Мы привыкли к ним и совершенно не задумываемся о том, что любой электрический прибор создает вокруг себя электромагнитное поле. Оно невидимо, но влияет на любые живые организмы, в том числе и на человека; во-вторых, сегодня во всем мире большое внимание уделяется разработке средств защиты от различного рода излучений электронных средств.
...