CÎMPUL ELECTROMAGNETIC

19:08 0 Comments

Analiza fenomenelor electrice şi magnetice studiate în capitolele precedente sugerează ideea existenţei unei legături între ele. într-adevăr, conform experienţelor lui Oersted, în jurul oricărui conductor parcurs de curent electric întotdeauna există un cîmp magnetic cu linii închise. Pe de altă parte, studiul fenomenului de inducţie electromagnetică demonstrează că variaţia inducţiei cîmpului magnetic determină apariţia unui cîmp electric turbionar, adică tot cu linii închise, datorită căruia apare curentul indus în spirele bobinei.
7* Cînd oscilaţiile dintr-un circuit oscilant sînt numite oscilaţii forţate?
8* Determinaţi capacitatea condensatorului dintr-un circuit oscilant ideal, dacă bobina lui are inductanţa L = 10 mH, iar perioada oscilaţiilor electromagnetice este de 4 ms.
9* Cum şi de cîte ori se modifică frecvenţa oscilaţiilor electromagnetice dintr-un circuit oscilant, dacă bobina lui este înlocuită cu alta, avînd inductanţa de 16 ori mai mare?
10* O bobină de inductanţă 1 = 5 mH şi un condensator plan cu aer, avînd armăturile de arie S = 100 cm2, formează un circuit oscilant. Determinaţi distanţa dintre armăturile condensatorului, dacă perioada oscilaţiilor electromagnetice este de 3 ps.
Generalizînd rezultatele experimentale referitoare la fenomenele electrice şi magnetice, cunoscute la acel timp, fizicianul englez J.C. Maxwell a elaborat teoria cîmpului electromagnetic şi a undelor electromagnetice.
Această teorie are la bază două ipoteze foarte importante. Din legea inducţiei electromagnetice descoperită experimental de către Faraday rezultă că într-o spiră conductoare curentul indus, apărut în urma variaţiei inducţiei cîmpului magnetic, este determinat de existenţa unui cîmp electric turbionar
45
Fig.3.3
Fig. 3.4
CLERK MAXWELL 1879) englez
Alături de Newton şi Einstein, este considerat unul dintre cei mai de vază fizicieni din toate timpurile. Este cunoscut prin lucrările sale în diferite domenii ale fizicii: electrodi- namică,fizică moleculară,fizică statistică, optică, mecanică, teoria elasticităţii. Se consideră unul dintre fondatorii teoriei cinetico-moleculare a gazelor. Cele mai importante realizări însă au fost obţinute în electrodinamică.în anii 1860-1865 a elaborat teoria cîmpului electromagnetic, care conţine toate legităţile proceselor electromagnetice. A introdus noţiunea de curent de deplasare şi a demonstrat teoretic existenţa undelor electromagnetice care se propagă în spaţiul liber cu viteza luminii. A înaintat ipoteza despre natura electromagnetică a luminii.
{fig. 3.3, a). Maxwell generalizează această lege, presu- punînd apariţia cîmpului electric chiar şi în lipsa spirei conductoare (fig. 3.3, b), adică a substanţei. Aşadar
I orice cîmp magnetic variabil în timp generează un cîmp electric turbionar.
Intensitatea cîmpului electric E este cu atît mai mare cu cît variaţia cîmpului magnetic este mai rapidă, iar sensul vectorului E se determină în baza regulii lui Lenz (fig. 3.3, b).
Analizînd procesul de încărcare-descărcare a condensatorului din circuitul oscilant, Maxwell înaintează a doua ipoteză:
I orice cîmp electric variabil în timp generează un cîmp magnetic turbionar.
Inducţia magnetică a acestui cîmp este cu atît mai mare cu cît intensitatea cîmpului electric variază mai rapid, iar sensul vectorului B> este dat de regula burghiului de dreapta (fig. 3.4). Conform acestei ipoteze, într-un circuit de curent alternativ, de exemplu, de încărcare a condensatorului, cîmpul magnetic este creat nu numai de conductoarele parcurse de curent, dar şi de cîmpul electric variabil dintre armăturile condensatorului. Rezultă că într-o regiune a spaţiului unde există cîmp electric variabil concomitent există şi cîmp magnetic variabil, deoarece aceste cîmpuri nu pot exista separat. Generîndu-se reciproc, ele formează o unitate, numită cîmp electromagnetic.
Cîmpul electromagnetic reprezintă o formă deosebită de existenţă a materiei. Acesta este caracterizat de vectorii intensităţii cîmpului electric E şi inducţiei celui magnetic B care variază simultan în plane reciproc perpendiculare.
Cîmpurile electric şi magnetic staţionare studiate în capitolele precedente reprezintă, după cum rezultă din teoria lui Maxwell, cazuri particulare ale cîmpului electromagnetic unic.
O Verificaţi-vă cunoştinţele
1. Care sînt ipotezele lui Maxwell? Explicaţi esenţa lor.
2. Cum se determină sensul vectorilor intensităţii cîmpului electric şi inducţiei celui magnetic care apar la variaţia cîmpului magnetic şi, respectiv, a celui electric?
3. în ce constă interdependenţa cîmpurilor electric şi magnetic?
4. Ce reprezintă cîmpul electromagnetic?