Какво представляват електромагнитните вълни?

Според физиката електромагнитните вълни са сред най-загадъчните. В тях енергията всъщност изчезва в нищото, явява се от нищото. Никой друг подобен обект не съществува в цялата наука. Как се случват всички тези прекрасни общувания?

Електродинамика на Максуел

Всичко започна с факта, че ученият Максуел през далечната 1865 г., опирайки се на работата на Фарадей, извлича уравнението на електромагнитното поле. Самият Максуел вярваше, че уравненията му описват усукването и напрежението на вълните във въздуха. Двадесет и три години по-късно Hertz експериментално създава такива смущения в средата и е възможно не само да ги координира с уравненията на електродинамиката, но и да получи законите, регулиращи разпространението на тези смущения. Имаше любопитна тенденция да се обявяват всякакви смущения, които са електромагнитни в природата, херцови вълни. Тези излъчвания обаче не са единственото средство за предаване на енергия.

Безжична комуникация

Към днешна дата възможните варианти за осъществяване на такива безжични комуникации включват:

- електростатично свързване, наричано още капацитивно свързване;

- индукция;

- ток;

- свързване на Tesla, т.е. свързване на вълни на електронна плътност върху проводящи повърхности;

- най-широката гама от най-често срещаните носители, които се наричат ​​електромагнитни вълни - от ултра-ниски честоти до гама-излъчване.

Струва си да разгледаме по-подробно тези видове комуникация.

Електростатично свързване

Две диполи са свързани с електрически сили в пространството, което е следствие от закона на Кулон. Този тип връзка се различава от електромагнитните вълни от възможността да свързва диполите, когато те са разположени на една и съща линия. С нарастващите разстояния свързващата сила изчезва и има силно влияние на различни смущения.

Индукционен съединител

Въз основа на магнитни индуктивни полета. Наблюдава се между обекти, които имат индуктивност. Прилагането му е доста ограничено поради действията с малък обхват.

Текуща комуникация

Поради разпръскващите се течения в проводимата среда може да възникне определено взаимодействие. Ако токовете преминават през терминалите (двойка контакти), тогава същите тези токове могат да бъдат открити на значително разстояние от контактите. Това се нарича ефектът от разпространението на теченията.

Тесла връзка

Известният физик Никола Тесла изобретява връзката с помощта на вълни на проводима повърхност. Ако на някакво място на равнината се наруши плътността на носителя на заряда, тогава тези носители ще започнат да се движат, което ще доведе до възстановяване на равновесието. Тъй като носителите имат инерционен характер, възстановяването е с вълнова природа.

Електромагнитно свързване

Емисиите на електромагнитни вълни са много далечни, тъй като тяхната амплитуда е обратно пропорционална на разстоянието до източника. Именно този метод на безжична комуникация е станал най-разпространен. Но какво представляват електромагнитните вълни? Първо трябва да направите малко отклонение в историята на тяхното откритие.

Как се появяват "електромагнитните вълни"?

Всичко започва през 1829 г., когато американският физик Хенри открива смущенията на електрическите разряди в експерименти с банките от Лейден. През 1832 г. физикът Фарадей предлага съществуването на такъв процес като електромагнитните вълни. През 1865 г. Максуел създава своите известни уравнения на електромагнетизма. В края на деветнадесети век имаше много успешни опити за създаване на безжични комуникации, използващи електростатични и електромагнитна индукция. Известният изобретател Едисън е изобретил система, която позволява на пътниците да изпращат и получават телеграми по време на движението на влака. През 1888 г. Г. Херц недвусмислено доказва, че електромагнитните вълни се появяват чрез устройство, наречено вибратор. Херц осъзна, че предава електромагнитен сигнал на разстояние. През 1890 г. инженер и физик Бранли от Франция изобретил устройство за записване на електромагнитно излъчване. Впоследствие това устройство се нарича "радиопроводник" (coherer). В годините 1891-1893 Никола Тесла описва основните принципи за осъществяване на предаване на сигнала на дълги разстояния и патентован е мачта антена, която е източник на електромагнитни вълни. По-нататъшни постижения в изучаването на вълните и техническата реализация на тяхното производство и използване принадлежат на известни физици и изобретатели като Попов, Маркони, де Морс, Лодж, Мирхед и много други.

Концепцията за "електромагнитна вълна"

Електромагнитната вълна е явление, което се разпространява в пространството с определена крайна скорост и е променливо електрическо и магнитно поле. Тъй като магнитните и електрическите полета са неразривно свързани помежду си, те образуват електромагнитно поле. Може също да се каже, че електромагнитната вълна е смущение на полето и по време на нейното разпространение енергията, която магнитното поле има, се преобразува в енергия на електрическото поле и обратно, съгласно електродинамиката на Максуел. Външно това е подобно на разпространението на всяка друга вълна във всяка друга среда, но съществуват значителни разлики.

Разлика на електромагнитни вълни от другите?

Енергията на електромагнитните вълни се разпределя в доста неразбираема среда. За да се сравнят тези вълни и всички други, е необходимо да се разбере какъв вид среда за разпространение. Предполага се, че вътре-атомното пространство запълва електрическия етер - специфична среда, която е абсолютен диелектрик. Всички вълни по време на разпространението показват преход на кинетичната енергия в потенциал и обратно. В същото време, за тези енергии, максимумът във времето и пространството се измества един спрямо друг с една четвърт от общия период на вълната. Средната вълнова енергия в същото време е сумата на потенциала и кинетична енергия е константа. Но с електромагнитни вълни ситуацията е различна. Енергийните, магнитните и електрическите полета достигат максимални стойности едновременно.

Как възниква електромагнитната вълна?

Въпросът за електромагнитна вълна е електрическо поле (етер). Подвижното поле е структурирано и се състои от енергията на нейното движение и електрическата енергия на самото поле. следователно потенциална енергия Вълните са свързани с кинетична и във фаза. Естеството на електромагнитната вълна е периодично електрическо поле, което е в състояние движение напред в пространството и се движат с скоростта на светлината.

Пристрастия на токове

Има и друг начин да се обясни какво са електромагнитните вълни. Предполага се, че по време на движението на нееднородни електрически полета във въздуха възникват токове на пристрастие. Те възникват, естествено, само за фиксиран външен наблюдател. В момента, когато такъв параметър, когато силата на електрическото поле достигне своя максимум, токът на отклонение в дадена точка в пространството ще спре. Съответно, при минимално напрежение се получава обратната картина. Този подход изяснява вълновата природа на електромагнитното излъчване, тъй като енергията на електричното поле се измества с една четвърт от периода по отношение на токовете на отклонение. Тогава можем да кажем, че електрическото смущение, или по-скоро енергията на смущенията, се трансформира в енергията на тока на отклонение и обратно и се разпространява по вълнов начин в диелектрична среда.