Elektri- ja magnetväli (0)

Elektromagnetvõnkumine võnkeringis.
Võnkering on pooli ja kondensaatorit sisaldav vooluring.Pendilaadselt võnkuvaid elektrilisi süsteeme,mille võnke sagedus on määratud süsteemi omadustega nim. võnkeringideks, see sisaldab alati induktiivpooli ja kondendsaatorit. Võnkeringi talitus on hea mõista vedrupendli võrdlemise
teel.
Vedrupendel ja võnkering.
Võnkumise tekitamiseks peab pendli tasakaaluasendist välja viima.Venitame vedru välja.Deformeeritud vedru omandab potensiaalse energia Ep, selle määrab vedru jäikustegur k ja vedru pikkuse muutus x.Tasakaaluasendis on vedru deformatsioon 0.Potensiaalne energia on üle läinud kineetiliseks energiaks Ek, suurus on määratud koormise massiga m ja kiirusega v.. Inerts
jätkab koormise liikumis ja vedru surutakse kokku. Koormis kiirus väheneb,sest vedru elastsusjõud takistab kokkusurumist,pidurdab koormise liikumist.Lõpuks koormis peatud kui ta on kineetiline energia on vaheldunud potensiaalseks energiaks.Kokku surutuna hakkab vedru elastusjõu toimel pikenema ja koormis liigub kasvava kiirusega eelnevale vastupidises suunas (alla).Tasakaaluasendis on kiirus maximaalne,pendli energia on kineetiline.Pärast tasakaalu asendit hakkab kiirus taas vähenema, vedru venib välja.Koormise peatumisel on pendli algasend taastunud.
Elektromangetvõnkumine.- selleks tuleb võnkering tasakaaluasendist välja viia.Seda saab teha kondentsaatori laadimisel alalisvooluallika abil.Laetud kondentsaator omandab potensiaalse energia.,mille määravad kondentsaatori mahtuvus C ja pinge L.Tegemist on plaatide vahele koondunud elektrivälja energiaga We.Lahutamisel allikast ja ühendamisel pooliga hakkab kondensaator läbi pooli tühjenema.Lenzi reegli järgi toimib poolis tekkiv endainduktsiooni elektromotoorjõud kondensaatori pingele vastupidises suunas ja piirab voolu kasvu.
Kui pinge Kondensaatoril on saanud nulliks,on voolutugevus maksimaalse väärtusega.Kondensaatori elektrivälja energia on muundunud pooli magnetvälja energiaks Wm..Laengukandjad jätkavad liikumist.Voolukasv asendub kahanemisega ,sest kondensaator pidurdab voolu.Kui vool peatub , on kondensaator absoluutväärtuselt suurim,kuid vastupidise märgiga laengu ja pingega.Pooli magnetväli on muundunud kondensaatori elektrivälja energiaks.Vool poolis on suurima väärtusega alles siis ,kui kondensaator on täielikult tühjenenud ja elektrivälja energia pooli magnetväljale üle läinud. Päripäeva kulgevas voolus liigu posit. laeng inertsiga kondensaatori plaadile.Laaduv kondensaator pidurdab voolu.
Elektromagnetväli ja elektromagnetlained .
Laaduva plaadi tugevnev elektriväli paneb laengukandjad teisel plaadil liikuma, seda nim.nihkevooluks. Laengukandjate liikumise kaasneb magnetväli. Faraday katsetulemustele vastas jaatavalt šoti füüsik. J.C.Maxwell. Faraday näitas,et magnetvälja muutumisel tekib pööriselektriväli sõltumatult muutuse päritolust. Maxwell oletas, et ka magnetväli võib tekkida elektrivälja muutumise tagajärjel sõltumatult muutuva elektrivälja päritolust. See oletus tähendas elektri ja magnetvälja vaatlemist ühtsena.,seda nim Maxwell elektromagnetismiks. Maxwelli katse leidis kinnitust ,kuis elgus ,et muutuva elektrivälja levik toimub tõepoolest magnetvälja vahendusel. Vahelduvavoolu läbiminekul esineb kondensaatori mittejuhtivas vahemikus magnetväli,mille jõujooned parempoolsete
pööristena ümbritsevad elektrivälja muutumise suunda.Kuna elektrivälja jõujooned kondensaatoris on suunatud ühelt plaadilt teisele ,siis on nii suunatud elektrivälja tugevuse muut E.Tugeneva elektrivälja korral on väljatugevuse muut välja endaga samasuunaline ning nõrgeneva välja korral vastassuunaline.Maxwell uuris ka väljade levikut täiesti tühjas ruumis, juhtmete ja kondensaatoriplaatide puudumisel.Magnetväli oli aktiivne osaline muutuse teostumisel.Selle kohaselt jõuab elektrivälja muutus ühest ruumi punktist teise magnetvälja vahendusel.Elektrivälja muutumine ühes punktis põhjustab kõigepealt muutuva magnetvälja ja selle magnetvälja muutust kutsub esile elektrivälja muutumise naaberpunktis. St et igasugune elektri- või magnetvälja muutus levib ruumis lainena. Tekkivat lainet nim Maxwell elektromagnetlaineks.
Elektromagnetlainete tekitamine.
H.R. Hertz – tema tuli toime elektromagnetlainete tekitamise ja registreerimisega . Oma katses lähtus ta ,et piiratud ruumiosas toimuva elektromagnetvõnkumise tekitamiseks on vajalik suletud võnkering. Ruumis lainena leviva võnkumise saamiseks on vaja kasutada avatud võnkeringi.Üleminekul suletud võnkeringilt avatule eemaldatakse kondensaatori plaate teineteisest seni, kuni plaatidevahelise elektrivälja jõujooned täidavad kogu ümbritseva ruumi. Elektrivälja muutumisega kaasneb magnetvälja teke.Muutuvad väljad hakkavad lainena edasi levima. Elektromagnetlainete tekkimist nim ka kiirgumiseks. Avatud võnkeringina talitles Hertzi katsesade- vibraator .Selle kahte metallvarrast laadis ta kõrgepingeallika abil vastandmärgiliselt kui varraste vahelises pilus tekkis sädelahendus.Vardad toimisid kondensaatori plaatidena.Elektriväli varraste vahel muutus voolu läbiminekul järsult, see kutsus esile elektromagnetlaine.
Laineteregistreerimiseks kasutas ta teist vibraatorit, mille varraste vahel tekkiv säde näitas võnkumise olemasolu ja laine päralejõudmist. Hertzi vibraatori kui avatud võnkeringi induktiivsus ja mahtuvus olid väikesed. See võimaldas saavutada suure omavõnkesageduse ja lainete piisavalt suure energia. Elektromagnetlainete ristlainelisust näitab katsetulemuste sõltuvus saate –ja vastuvõtuantenni omavahelisest asendist.Kõige parem on elektromagnetlaineid registreerida,kui dipoolantennide vardad on paralleelsed.Võnkumised toimuvad ristlaine korral sihis, mis on risti laine levimise suunaga.Võnkumisel muutuvaks suuruseks elektromagnetväljas on väljavektori pikkus, vektori asend näitab võnkumiste sihti.Elektromagnetväljad peegelduvad metallpindadelt.Elektromagnetlained difrageeruvad. Nad liituvad ja moodustavad seisulaineid nagu helilained .
Elektromagnetlainete skaala.
Elektromagnetlaineid isel. suuruseks on sagedus f. Skaala-mille ühes otsas paiknevad madalasageduslikud ja pikad, teises otsas aga kõrgedsageduslikud ja lühikesed lained.Elektromagnetlainete põhiliigid erinevad veel samaviisi, levimise seaduspärasuste ning ainest läbitungimise võime poolest
Madalsageduselained.(f= 0..10 4 Hz) sisuliselt vahelduvvool .Neid laineid tekitab vahelduvavoolugeneraator,levivad elektrijuhtides. Vaakumis v dielektrikus on elektromagnetvälja energia ja ka lainete intensiivsus väike.Kantakse üle juhtmete abil.
Raadiolained.- (f =105 1012 Hz)on elektromagnetilise infoedastuse põhivahendiks.Elektrogeneraator tekitab võnkumisy ja laineid kiirgab raadioantenn.Raadiolainete piirkond jagatakse millimeeter- ja sentimeeterlaineks lainepikkustega 1-10mm ja 1-10cm, televisiooni detsimeeter- ja meeterlaineks(1-10dm ja 1-10m), raadio ultralühilainealaks(3m), raadio lühilaine (גּ=10 100m),kesklaine(100-1000m) ja pikklaine alaks(lainepikkus üle 1000m)