Co jsou elektromagnetické vlny?

25. 3. 2019

Elektromagnetické vlny podle fyziky patří mezi nejzákladnější. V nich energie skutečně zmizí nikam, zdá se to nikam. Žádný jiný takový objekt neexistuje v celé vědě. Jak se vyskytují všechny tyto úžasné interkonverze?

elektromagnetické vlny

Maxwellová elektrodynamika

Všechno to začalo tím, že vědec Maxwell ve vzdáleném 1865, vycházející z díla Faradaya, odvodil rovnici elektromagnetického pole. Maxwell sám věřil, že jeho rovnice popisují tok a napětí vln ve vzduchu. O dvacet tři let později Hertz experimentálně vytvořil takové poruchy v médiu a bylo možné nejen koordinovat je s rovnicemi elektrodynamiky, ale také získat zákony upravující šíření těchto poruch. Tam byla zvědavá tendence deklarovat nějaké rušení, které jsou v přírodě elektromagnetické, Hertzovy vlny. Nicméně tyto záření nejsou jediným prostředkem přenosu energie.

elektromagnetické vlny

Bezdrátová komunikace

K dnešnímu dni jsou možné možnosti implementace takové bezdrátové komunikace:

- elektrostatická spojka, nazývaná také kapacitní spojka;

- indukce;

- proud;

- spojení Tesla, tj. Spojování vln elektronové hustoty nad vodivými plochami;

- nejširší spektrum nejběžnějších nosičů, které se nazývají elektromagnetické vlny - od ultra nízkých kmitočtů po gama záření.

Je třeba si uvědomit tyto druhy komunikace podrobněji.

Elektrostatická spojka

Dva dipóly jsou propojeny elektrickými silami v prostoru, což je důsledkem Coulombova zákona. Tento typ spojení se liší od elektromagnetických vln schopností propojit dipóly, když jsou umístěny na stejné lince. Se zvětšujícími se vzdálenostmi se spojovací síla vymyká a existuje také silný vliv různých rušení.

Indukční spojka

Vychází z magnetických indukčních pásů. Pozorováno mezi objekty, které mají indukčnost. Jeho aplikace je spíše omezená kvůli akcím krátkého dosahu.

elektromagnetické vlny

Aktuální komunikace

Vzhledem k rozptýleným proudům ve vodivém prostředí může dojít k určité interakci. Pokud proudy procházejí svorkami (dvojice kontaktů), mohou být tyto kontakty detekovány ve značně vzdálené vzdálenosti od kontaktů. To je to, co se nazývá účinek šíření proudů.

Připojení Tesla

Slavný fyzik Nikola Tesla vynalezl spojení pomocí vln na vodivém povrchu. Pokud je v určitém místě roviny hustota nosiče náboje narušena, pak se tyto nosiče začnou pohybovat, což bude mít tendenci obnovit rovnováhu. Vzhledem k tomu, že nosiče mají inerciální povahu, je obnovení vlnové povahy.

elektromagnetické vlny

Elektromagnetická spojka

Emise elektromagnetických vln jsou velmi dlouhé, protože jejich amplituda je nepřímo úměrná vzdálenosti od zdroje. Tento způsob bezdrátové komunikace se stal nejčastějším. Ale jaké jsou elektromagnetické vlny? Nejprve je třeba dělat malou odchylku do historie jejich objevu.

Jak se objevily "elektromagnetické vlny"?

Všechno to začalo v roce 1829, kdy americký fyzik Henry objevil poruchy elektrických výbojů v experimentech s Leydenovými bankami. V roce 1832 navrhl fyzik Faraday existenci takového procesu jako elektromagnetické vlny. Maxwell v roce 1865 vytvořil své slavné rovnice elektromagnetismu. Na konci devatenáctého století došlo k mnoha úspěšným pokusům o vytvoření bezdrátové komunikace pomocí elektrostatických a elektromagnetická indukce. Slavný vynálezce Edison vynalezl systém, který dovolil cestujícím železnice posílat a přijímat telegramy, zatímco vlak se pohyboval. V roce 1888 G. Hertz jednoznačně prokázal, že elektromagnetické vlny se objevují pomocí zařízení nazývaného vibrátor. Hertz si uvědomil, že vysílá elektromagnetický signál na dálku. V roce 1890 inženýr a fyzik Branly z Francie vynalezli zařízení pro záznam elektromagnetického záření. Následně bylo toto zařízení označeno jako "radiový vodič" (coherer). V letech 1891-1893 popsal Nikola Tesla základní principy realizace přenosu signálu na dlouhé vzdálenosti a patentovanou stožárovou anténu, která byla zdrojem elektromagnetických vln. Další úspěchy ve studiu vln a technická realizace jejich výroby a použití patří k tak významným fyzikům a vynálezcům jako Popov, Marconi, de Mors, Lodge, Mirhead a mnoho dalších.

elektromagnetická energie

Pojem "elektromagnetická vlna"

Elektromagnetická vlna je fenomén, který se šíří v prostoru s určitou konečnou rychlostí a je střídavým elektrickým a magnetickým polem. Vzhledem k tomu, že magnetické a elektrické pole jsou neoddělitelně spojeny, vytvářejí elektromagnetické pole. Lze také říci, že elektromagnetická vlna je poruchou pole a během jejího šíření se energie, kterou má magnetické pole, přemění na energii elektrického pole a zpět, podle Maxwellovy elektrodynamiky. Navenek to je podobné rozšiřování jakékoliv jiné vlny v jakémkoli jiném médiu, nicméně existují významné rozdíly.

emise elektromagnetických vln

Rozdíl elektromagnetických vln od ostatních?

Energie elektromagnetických vln je distribuována v poněkud nesrozumitelném prostředí. Pro porovnání těchto vln a všech ostatních je třeba pochopit, jaký druh propagačního média se jedná. Předpokládá se, že vnitro atomový prostor vyplňuje elektrický éter - specifické médium, které je absolutní dielektrikum. Všechny vlny během šíření ukazují přechod kinetické energie na potenciál a naopak. Zároveň se pro tyto energie maximálně v čase a prostoru posune vzájemně vůči sobě o čtvrtinu celkové vlnové délky. Průměrná vlnová energie současně je součtem potenciálu a kinetické energie je konstanta. Ale s elektromagnetickými vlnami se situace liší. Energie a magnetické a elektrické pole dosáhnou současně maximálních hodnot.

Jak vzniká elektromagnetická vlna?

Záležitostí elektromagnetické vlny je elektrické pole (éter). Pohyblivé pole je strukturované a skládá se z energie jeho pohybu a elektrické energie samotného pole. Proto potenciální energie Vlny jsou spojeny s kinetickou a fázovou. Povaha elektromagnetické vlny je periodické elektrické pole, které je ve stavu pohyb vpřed v prostoru a pohybu rychlost světla.

Současná zkreslení

Existuje jiný způsob, jak vysvětlit, jaké jsou elektromagnetické vlny. Předpokládá se, že proudění předpětí se vyskytuje ve vzduchu během pohybu nerovnoměrných elektrických polí. Vznikají, samozřejmě, pouze pro stálého pozorovatele. V okamžiku, kdy takový parametr, jako je intenzita elektrického pole, dosáhne svého maxima, se předpětí na daném místě v prostoru zastaví. Proto s minimálním napětím se získá opačný obraz. Tento přístup objasňuje vlnovou povahu elektromagnetického záření, protože energie elektrického pole se posune o jednu čtvrtinu období vzhledem k proudům zkreslení. Pak můžeme říci, že elektrická porucha, nebo spíše perturbační energie, je přeměněna na energii předpětí a zpět a šíří se vlnovým způsobem v dielektrickém médiu.