Парадокс электромагнитной волны
ฝัง
- เผยแพร่เมื่อ 15 พ.ค. 2023
- Почему в колебательном контуре ток и напряжение (а значит магнитное и электрическое поля вокруг) сдвинуты по фазе на 90°, а в электромагнитной волне электрическое и магнитное поля имеют одну фазу? В ролике мы разбираемся с этим вопросом.
Ключевые слова: вибратор Герца, дипольная антенна, ближняя зона, дальняя зона, уравнения Максвелла.
Новосибирский Государственный Университет
Физический факультет НГУ
www.nsu.ru/
Обычно бывает занимательная разборка, но на этот раз ничего не понял, но было очень интересно😂
Из уравнений Максвелла выведена альтернативная модель генерации электрического и магнитного полей движущимися зарядами (формула Хевисайда-Фейнмана). Думаю, она удобна для решения парадокса на пальцах.
Модель описывает электрическое и магнитное поле произвольно движущегося заряда. Оказывается, что поле ускоренно-движущегося заряда существенно отличается от поля неподвижного или равномерно-движущегося заряда. А именно, ускоряющийся заряд генерирует электрическое и магнитное поля вдобавок к тем, которые генерируются неподвижным или равномерно-движущимся. Именно эти дополнительные компоненты поля колеблются в одной фазе, перпендикулярны друг другу и затухают с расстоянием пропорционально 1/r, а не 1/r^2. Из-за последней особенности на большом расстоянии обнаруживаются в основном они.
В качестве упрощенной модели антенны можно рассмотреть два заряда +q и -q, гармонически колеблющиеся вдоль прямого отрезка в противофазе. Когда заряды на противоположных концах отрезка, они неподвижны и (будто бы) не генерируют м.поле, зато, очевидно, генерируют э.поле как диполь. Когда заряды проходят мимо друг друга в центре отрезка, они не генерируют э.поле, но генерируют м.поле. При этом как-то должна испускаться э-м волна, где поля колеблются в одной фазе. Парадокс налицо.
Решение в том, что заряды движутся ускоренно, кроме средней точки отрезка. При этом они генерируют дополнительную комбинацию электрического и магнитного полей, обладающую свойствами, как в э-м волне. Наиболее активно они это делают на концах траектории, где ускорение максимально.
Хорошо было бы дополнить это объяснение анимацией генерируемых полей. В данном случае геометрическая интерпретация полезна.
Хорошо бы уточнить нюансы. В антенне двигаются заряды туда-сюда под действием электрического поля.
Магнитное поле которое возникает в результате такого движения электрона с ускорением получается двух видов и ослабевает с расстоянием неодинаково, все верно?
@@Olexsy952 В общем, так. Только уточню насчет двух видов магнитного поля. Фундаментально эти поля одинаковы. Отличаются только пространственно-временной формой, так сказать. Аналогично тому как вихревое электрическое поле и электростатическое поле имеют одинаковую природу, но разную форму.
Вы наверное имели ввиду заряды лиенара вихерта? Это уравнения поля для произвольно двигающихся зарядов. А вот решения фейнмана зевисайда мне не известны. Не дадите источник почитать? Книгу, желательно.
@@FilSerge , Андрей Кузнецов написал собственный мысленный эксперимент. В принципе не обязательно что бы было два заряда, можно и один, с двумя зарядами просто картинка более наглядная выходит. Можно почитать про тормозное излучение электрона.
В объяснении на пальцах Андрея Кузнецова есть важные деталь, в антенне излучение (или поглощение в режиме приема) происходит в момент ускорения электронов электрическим полем
@@FilSerge Формулы Хевисайда-Фейнмана и Лиенара-Вихерта описывают одно и то же (поля движущегося заряда) в разной математической форме, через разные понятия. Думаю, формула Лиенара-Вихерта для эл. поля так же хорошо подходит для объяснения, потому что в ней тоже есть слагаемое, связанное с ускорением заряда.
Формулу Хевисайда-Фейнмана можно найти в Фейнмановских лекциях по физике (гл. 28 Электромагнитное излучение, параграф 1 Электромагнетизм, уравнения 28.4-5). Еще в интернете можно найти книгу Andrew Zangwill “Modern electrodynamics”. Там эти две формулировки сравниваются друг с другом (разделы 23.2.4-5).
Из формул Хевисайда-Фейнмана удобно выводится приближенная формула для поля заряда в практически важном частном случае, а именно для нерялитивистской скорости и малой амплитуды движения по сравнению с расстоянием до точки наблюдения. Эл. поле оказывается равным сумме электростатического поля и второй производной по времени от единичного вектора, направленного от точки наблюдения к заряду.
Как бы сказать не понятно, но как бы сказать очень интересно!
"...и ещё здесь припишем синус омега тэ, чтобы не забывать, что у нас поле осциллирует." И я со своей двойкой по физике, которую в аттестате записали, как тройку, сижу такой: "Пфф, ну да! Конечно! Это ж ясно. Ну а как иначе?"😁
"Осциллирует" - периодически меняет свою амплитуду. Точно так же осциллирует в течении суток освещенность поверхности Земли, и она зависит от момента времени суток (того самого омега тэ), во всяком случае, от рассвета до заката.
Основная проблема точных наук, имхо, это перевод с научного языка на общеупотребительный.
читайте осциллирует, как колеблется. меняет значение во времени с + на -, если хотите.
@ IB
> Основная проблема точных наук, имхо, это перевод с научного языка на общеупотребительный.
Ну да, конечно. Если тупой не понимает, что ему объясняют, то виноват объясняющий. Т - толерантность. Не благодарите.
Вообще-то автор мог и не писать, не вводить пока •wt. К тому же вывод формул колебания не проводится.
Отличное объяснение, если бы не одно "но", если Е и В колеблются практически в одной фазе, то существуют моменты времени, когда сумма энергий электрической и магнитной составляющей практически равны нулю, что противоречит закону сохранения энергии, а он выполняется всегда и везде и в любой момент времени суммарная энергия ЭМ волны обязана быть величиной постоянной (в идеальном случае, если пренебречь потерями). Из чего сдует всего две возможности, что либо Е и В таки все же обязаны колебаться со сдвигом П/2, либо если их фазы на практике все таки совпадают, то это означает что перекачка энергии происходит еще в какую-то третью составляющую.
Когда E и B в точке пространства одновременно перешли из максимума в ноль, энергия не исчезла, а переместилась вперёд на четверть длины волны вслед за E и B. Энергия сохраняется.
Когда в волне E и B колеблются со сдвигом п/2, это называется "стоячая волна". Например, в микроволновке.
Энергия перемещается в пространстве вместе с «гребнями» э. и м. полей
Поясните пожалуйста, когда Е и В в нуле, энергия по вашему переместилась в перед в виде чего? Энергия сама по себе не вещественная сущность и без носителя определения не имеет.
Энергия сама по себе никуда не перемещается, она не веществена, переместиться может только что-то ей обладающие.
@@Denis_Lvov Носителями энергии являются электрическое и магнитное поля
Спасибо, тоже когда-то сомневался пока уравнения Максвелла не поднял пристально
Нельзя говорить, что происходит согласно формулам. Электрические и магнитные поля существуют вне зависимости от формул. Формулами, мы лишь описываем их поведение по многократно установленным фактам, что расчет по формуле совпадает с полученным результатом. Но не факт, что правильно понимаем происходящие процессы. Прошу это учитывать при Ваших обьяснениях.
Как-то Максвелл и Герц с этим справлялись, Максвелл даже сущестывование электромагнитной волны предсказал, исходя из уравнений, а Герц построил излучатель и приёмник. А потом люди и радио построили, и много чего ещё.
@@Ma_X64 потому что "здравый смысл" у всех разный и точную науку на нем не построишь. А на математических моделях, подкрепленных экспериментальными данными - вполне.
Наконец-то понял, через почти "полвека". 😆
Моя ошибка раньше была, что я рассуждал так: рассмотрим поле волны в какой-либо конкретной точке пространства. Тогда оно будет в этой точке колебаться как E ~ sin(wt). Тогда, по уравнениям Максвелла, магнитное поле в этой же точке равно производной по времени от E, т.е. B = E'(t) = cos(wt) (то, что в ур. Максвелла стоит не В, а rotB, я игнорировал). И типа В должно быть смещено по фазе от Е на 90°. Но я уже и раньше чувствовал, что я чего-то упускаю. И сейчас до меня дошло, наконец, что волна распространяется, и пока Е генерит В, Е уже успевает убежать вперёд от этой точки. И что зависимость поля Е волны включает не только временной фактор wt, но и координатный фактор kx. Т.е. не просто sin(wt), а sin(wt - kx). А в уравнении Максвела стоит не только производная по времени, но и производная по координате (в виде ротора Е): rotE ~ - dB/dt. Или dE/dx ~ dB/dt. Значит для нахождения В надо сначала продифференцировать Е по x и получить из синуса косинус, а потом взять интергал от получившегося косинуса по времени, и получится синус. Т.е. был синус, и опять получился синус.
Это совпадение Е и В по фазе, по идее, наверное, можно объяснить и через принцип Гюйгенса, ибо поле В в этой точке генерится не только полем Е в этой самой точке, но и полями Е в других точках пространства позади фронта волны. ИМХО.
Ещё можно использовать соображение симметрии - если максимумы электрического и магнитного полей должны быть смещены относительно друг друга на 90°, то какое из этих двух полей должно быть впереди, ведь они же как бы равноправные? Равноправие полей реализуется только при совпадении их фаз. ИМХО.
Ребят, вы большие молодцы. Я включаю какой-нибудь ваш ролик - и смотрю остальные, просто не могу остановиться. Как там пел Высоцкий, "открою кодекс на любой странице - и не могу, читаю до конца!" :)
Вы сейчас косвенно доказали, что Вакум это среда с четко определенными параметрами, и именно эти параметры обеспечивают наличие КХ
Познавательное видео, Спасибо автору!
Я как радиолюбитель протестую против слова "дИполь"!!! 😆
Я, как химик поддерживаю протест!
@@user-ve8qw4rl8l вы, как химик, должны ещё протестовать против "(й)ёнов" ))
Вы можете отомстить, называя компле́ксные числа ко́мплексными.
Доброго здоровья! монопОль же, значит и дипОль. "мОнополи", "монОполи" Дирака как то же не звучат.
@@warlock8715 педивикия ставит ударение и туда и туда. Но наша учительница в школе говорила, что кОмплексным бывает только обед, а эти числа - комплЕксные)
На пальцах объяснить не получиться по тому, что по пальцу очень сложно пустить волну, а вот на скакалке можно попробовать. Меня раньше мучал вопрос: куда девается энергия, переносимая электромагнитной волной, в те моменты, когда и магнитное и электрическое поле проходит через ноль? Скакалка помогла! Если по натянутой скакалке пустить поперечную механическую волну, при этом поперечную скорость некоторого малого кусочка скакалки представить как магнитную составляющую волны и кинетическую энергию, а натяжение в этом кусочке - как электрическую составляющую и потенциальную энергию, то получим неплохую наглядную модель. При простом наблюдении за такой моделью видно, что потенциальная энергия максимальна в те моменты когда рассматриваемый фрагмент находится в среднем положении. При этом перекачка его потенциальной энергии в кинетическую приведет к разгону НЕ ЭТОГО ЖЕ ФРАГМЕНТА, а следующего, отстоящего на четверть длины волны по ходу распространения. Вот и получается, что электрическая и магнитная составляющие, как и в колебательном контуре, сдвинуты на 90 градусов, НО соответствуют разным точкам пространства.
Ну или так: пока электрическая составляющая перейдет в магнитную или наоборот, волна уже пройдет четверть своей длины, вот и дополнительный сдвиг в 90 градусов.
Если что, я сам до конца не понял то, что написал, надеюсь это не полный бред :)
Мне не давало покоя тоже мысль перехода через ноль, но после просмотра видео отпустило потому что я понял что даже не знаю что считал "электрической составляющей", напряжение, заряд... Напряжённость поля в принципе наверное можно считать напряжением, с определённым распределением его по картине локального возмущения поля
Там где скакалка максимально натянута, но стоит неподвижно, там максимальная амплитуда потенциальной энергии. Если её считать магнитной, а кинетическую энергию движения скакалки счесть электрической, то должна получиться противофаза...
Смуту в голове добавляет традиционное высказывание (интерпретация уравнений Максвелла), что переменное м.поле порождает переменное э.поле и наоборот. Отсюда в голове представляется картина, что поля сменяют друг друга во времени и пространстве. Тогда как уравнения Максвелла ничего не «говорят» о причине и следствии, что что порождает. Наоборот, они работают одновременно.
Как раз из уравнений Максвелла прямо следует, что изменение В порождает Е (отсюда следует: rotE= -1/с*dB/dt), а изменение Е порождает В.
@@Quantum__AI Уравнение ничего не говорит насчет причины и следствия (или что что порождает). Уравнение - это равенство. Правая и левая части уравнения равны друг другу, ни одна из них не первее и не главнее другой. Так что не согласен с вами.
Кузнецов, Вы правы.
Я как-то выразил функциями синус и косинус "день-ночь" на планете... Амплитудное колебание... Все параметры волны подходят к этому природному явлению. День не порождает ночь, а ночь не порождает день. Происходят только "перекосы" на полушариях. Механическая волна (звуковая) - в одном месте сжатие среды, а в другом месте разряжение среды... Только амплитудное значение. воздействует на силу сжатия и силу разрежения.
F=ma тоже не имеет отношения к причинности?
@@user-pr4xj2jn2e Не имеет. Ни сила, ни ускорение, ни масса не являются причиной или следствием. Уравнение только утверждает, что в каждый момент времени t сила F(t) равна ma(t). При математическом решении этого уравнения для описания движения частиц сила в момент t определяется взаимным положением и скоростью частиц в этот момент, а в свою очередь положение и скорость определяются ускорением в предыдущие моменты времени, которое определяется силой... И так далее - одно зависит от другого
Попробую предложить свой вариант "объяснения на пальцах".
За основу возьму следующие явления:
1) Заряд порождает электростатическое поле (Qmax => E1)
2) Ток порождает магнитное поле (Imax => B2)
Назовем эти явления по качеству перехода "материя->поле 1", потому как состояние именно состояние диполя порождает "первичные поля."
Так же учтем: А(E1) > A (B1), ввиду особенностей антенны.
За основу следующих явлений возьмем уравнения Максвелла.
1) Первичное эл. поле E1 порождает вторичное магн. поле B2 в одинаковой фазе.
2) Первичное магн. поле B2 порождает вторичное эл поле E1 в одинаковой фазе.
Эти явления, в простой форме, можно объяснить принципом Гюйгенса-Френеля. Качественный переход таких явлений "поле 1->поле 2" (первичное во вторичное)
В итоге, получается следующее:
1. Момент времени t1 = 0
Состояние диполя Qmax порождает вблизи E1 (при этом B = 0)
E1, в процессе распространения, порождает вторичное поле B2 в той же фазе
Итог: Получаем эл.магн. волна с E1 и B2 в одной фазе. Амплитуда A1
2. Момент времени t2 = 1/4 периода. (Первая волна уже "улетела")
Состояние диполя Imax порождает B1 (при этом E = 0). Важно, амплитуда A2 < A1
B1, в процессе распространения, порождает вторичное поле E2 в той же фазе
Итог: Получаем эл.магн. волну с B1 и E2 в одной фазе с меньшей амплитудой.
Вывод: Диполь испускает эл.магн. волны. Источником волны попеременно является то заряд, то ток. Получается, что диполь один, а источника два, и они смещены относительно друг друга на pi/2. Однако, сами волны, испускаемые источником, таковы, что электростатическая и магнитная составляющие находятся в одной фазе.
Ввиду "смены источников", наблюдается и осцилляция амплитуды эл.магн. волны.
по уравнением Максвелла первичное поле порождает вторичное с отставанием 90°. Вспомните, если координата маятника ~sin(t), то скорость его будет ~-cos(t).
Круто.
Только надо в начале перименовать везде, чтобы первичное поле каждый раз было B1/E1, а вторичное B2/E2, а то иногда путается
браво! лаконичнее и проще объяснения не надо, иначе получится огалтелый научпоп когда квантовую механику объясняют в котах, колбасе и прочем гадании на кофейной гуще)
Интеллект замечательно складывает логические цепочки, но для осознания процесса нужна материальная составляющая движения и тогда взгляд наблюдателя со стороны позволит выявить суть конкретного локального образования. Комментарии восхитительны, есть ещё желание познания.
Относительно хорошо и просто получилось
А ведь были уже ролики про вектор Пойнтинга.
Раз энергия волны вся передается только вперед и не накапливается ни в какой точке, значит каждая точка пространства ведет себя, как активная (не реактивная) нагрузка. Это и означает совпадение фаз тока и напряжения в этой точке.
Осталось только оценить вектор Умова-Поинтинга в точке, где B, E обращаются в 0....
@@antonguda2551 ну да, в узлах электромагнитной волны вектор Пойнтинга ноль. А через четверть периода будет максимум. Энергия течёт не сплошным потоком, а синусоидой.
на пальцах можно было бы объяснить, если пальцев было больше))
До этого видео считал что в передаче радио сигнала все понимаю .....
у нас дяди сидят, разрабатывают свч устройства не один десяток лет, и то говорят, как только думаешь, что понял как оно работает, так появится какая-нибудь новая подлянка)
@@azkoe_krevedko_666 вот это хорошо сказано! И главное - понимать, что ты не всё понимаешь:)
Никто до конца не понимает. Чем больше человек считает что он не понимет . то значит он больше понимает. Тот кто вообще не понимает, уверен что понимает. Таке життя...
Короче итог,никто ничего точно не знает,имеем самую бытовую вещь как электричество,но ни кто не знает что и как))))весело)
Как появился такой итог?
@@user-bk1rl1xe9g как итог брать гипотезу Максвела не доказав ее прийти квыводу ? Вывод что ролик ничего не доказал а использовал гипотезу Максвела как аксиому. Надо доказать для начала что ток смешения создает магнитное поле. Лучше всего эксперементом.
@@armangevorkyan1975 Давно все доказано.
@@michaelpovolotskyi3295 буду рад видеть эксрериментальное докозательство. Пустое заявление о том что давно доказанно не доказывает.
Ток смещения справедив там, где есть ёмкость, но не индуктивность. Именно ёмкость задаёт смещение. П. С.: хотелось бы чутка по-больше уроков-роликов про радисвязь и историю электросвязи (то есть связь - как обмен информацией)
Спасибо!
А радиоантенны тоже излучают фотоны, как и солнце? Если да, то откуда они там берутся?
Если шлёпать по воде рукой, откуда берутся волны? Их же изначально внутри воды не было
Да, антенны излучают фотоны. Но из-за низкой частоты у них малая энергия и их очень много, поэтому удобнее об этом не задумываться и рассматривать их скопом как просто волну.
Вы рассматриваете случай линейной поляризации. При смещении эл. и м. фаз эл. м. волна будет элиптически поляризована (циркулярно). Так?
Спасибо
я думаю, что физическая причина в том, что области концентрации магнитной и электрической энергии колебательного контура пространственно разнесены. Взаимодействие передаётся в точку наблюдения вдали от контура со скоростью света, но расстояния от конденсатора и катушки индуктивности (условно говоря) разные. А там, где они одинаковые, волна не излучается (диаграмма направленности дипольного излучения вроде как раз такая).
Из всего сказанного я понял всё так : то, что создаётся в дальней зоне уже не есть поле от антенны , это поле формирует вакуум и энергию оно черпает оттуда же , оно там начинает преобладать , а первое затухать . И ещё , нам нужно одновременно применять спиральные с правой и левой закруткой излучатели .
Было бы неплохо показать, как этот сдвиг фаз исчезает по мере удаления от антенны, лучше в длинах волн по Х.
Получается что вблизи от антены сдвиг ~90 градусов. Вдали ~0. Где то между ними какая то волна убегает вперед. Получается она двигается быстрее скорости света?
"Получается она двигается быстрее скорости света" - !!! :) Бардак получается ! :)
Нет. Разные составляющие поля ослабевают с разной скоростью в зависимости от расстояния. А скорость распространения одинаковая
@@andreykuznetsov7442 О, а отчего они ослабевают?))) И кстати тогда б амплитуда менялась... Нет, вы тогда уж честно вводите какой-то объект, который магнитное или электрического поле притормаживает или наоборот ускоряет)
@@ivank2661 Ослабевают именно в том смысле, что амплитуда уменьшается, а не притормаживают :) Как вы пришли к идее притормаживания?
Как все сложно, нужно проделать эксперимент для понимания
Да! Только эксперимент поставит "академиков" с ушей на ноги !
Думаю уже проделали и не один раз, а десятки тысяч. Из него и получились все эти уравнения и теория.
На 12-й минуте захотелось передать привет от blackpenredpen :)
Никогда не интересовался этим вопросом, но попался этот ролик, стало интересно. А как будет выглядеть электромагнитная волна круговой поляризации и что мы увидим при прохождении волны через диэлектрик с ярко выраженной поляризацией, т. е. диэлектрическая проницаемость (условно) в вертикальной поляризации - максимальна, а в горизонтальной - минимальна.
Здесь последовательный контур и емкостное и индуктивное сопротивления, конечно есть резонансная частота:)). Это удвоенная длина вибратора. Вибратор кстати лучше располагать горизонтально иначе вы действительно меряете разность статического электричество примерно 100в на метр! Электромагнитное поле это градиент изменения электрического, наоборот как то не того
Интересно.
Я верно понимаю что после границы ближней зоны электро-магнитная волна всегда приобретает определённый вид в смысле отношения магнитной и электрической составляющей?
Объёмная плотность энергии волны падает 1/r, но если волной считать весь бублик, который в плоскости расширяется при распространении, то энергия такой волны вообще не падает.
Товарищ Салль набаламутил. Зрители волнуются.
Спасибо! Подскажите, а задача про действующие силы на 2 заряда движущиеся в плоскости по перпендикулярным траекториям, в момент когда один из них находится в точке пересечения объяснение было? Очень интересно посмотреть!
При убогости школьного образования ваша передача делает большую работу по образованию,хотя бы тех кто интересуется. Все очень интересно.спасибо большое
Убогость у вас в голове. Нормальное школьное образование. Не без недостатков, но засирать не надо, особенно когда это засирание выражено в оценочном суждении, а не в аргументированном анализе.
@@user-fi9iz9sl6tтак благодаря школьному образованию и появился этот ролик. Потому что в школе колебательный контур излучает в противофазе, а эм волна, так же по школьному образованию, тем не менее в фазе
Кстати, любопытная задача: посчитать за какое время в колебательном контуре без потерь (резистора) вся энергия излучится в э/м волну.
В идеальном будущем мы получаем пользу / удовольствие тогда и только тогда, когда, например, поедим.
В реальности здесь и сейчас предвкушение (пик дофамина) опережает вкушение (пик сахара).
Очень интересно! Только не понятно: почему рассматривается поправка только к электрическому полю, а к магнитному нет? Получается, что электромагнитная волна рождается только из электрического поля?
Потому что эта антенна так устроена. Я ведь сказал, что если бы антенна представляла собой кольцо с током (магнитный диполь, то всё было бы ровно наоборот). А если антенна по размерам сопоставима с длиной волны, в ней сразу же идёт накачка энергии в магнитное и электрическое поля в сравнымых количествах.
Электромагнитная волна всегда рождается из электрического поля. Только электрическое поле может воздействовать на ту среду, в которой возникает волна. Магнитное поле - это следствие воздействия электрического поля. В реальной природе используются только электрические поля.
@@user-vv7cd4ov5f Всё это верно. Но вот только антенна, устроенная по принципу магнитного диполя (переменный ток в кольце) порождает вокруг себя прежде всего магнитное поле, а вихревое электрическое создаётся за счёт переменного магнитного в силу закона электромагнитной индукции. Поэтому технически в этой ситуации удобно говорить о том, что магнитное поле первично, а электрическое вторично. // А "среды, в которой возникает волна", согласно представлениям современной физики (которым уже почти 120 лет) не существует.
@@schetnikov Что-бы в магнитном диполе возникло магнитное поле, нужен электрический ток. А что-бы в проводнике появился ток нужно электрическое поле.
Что касается среды: Любой волновой процесс может быть только в определённой среде. Для физиков-математиков среда не нужна.А для физиков "реалистов" - нужна. Если нет среды, то что передаёт энергию?
Магнитноге поле - это релятивистский эффект от электрического а не чтото самостоятельное
Вращающийся постоянный магнит излучает электромагнитные волны. Был бы рад, если бы вы разобрали этот пример.
Правильный ответ: постоянный магнит не излучает э/м волны, излучает только магнитные.
Очень всегда хотелось чтобы излучение рассматривалось внутри резонатора (наверно лучше с циклическими границами) - пишем уравнение Лагранжа и сразу получаем динамику раскачки колебаний ЭМП.
Рассмотрим одну из классических систем с положительной обратной связью. Есть ослик в тумане, он видит (и чует) не больше, чем на длину своего шага (четверть длины корпуса). Всадник вывешивает перед его мордой морковку на расстоянии немного меньше длины шага ослика (иначе он её не обнаружит). Ослик бежит к морковке, из-за сопротивления тумана морковка движется с отставанием. При выходе на крейсерскую скорость морковка находится около зубов ослика (почти, иначе он её съест и остановится).
Иптыть! - этож отрицательная обратная связь! При положительной в конце добром некончаетсч ;)
То, что вы рассказываете - это математика, а не физика: абстрактные универсальные формулы без наглядных картин движения.
Почему в уравнения Максвелла поля не входят без производных?
Здравствуйте , благодарю за ответ . (Чем больше диаметр, тем больше момент инерции.) Именно это меня и смущает. Если радиус ведущего шкива рассматривать как рычаг а ведущий шкив , как маховик (в разумных пределах ).
Я как-то функциями синус и косинус выразил природное явление - это "день-ночь" на планете, под разными углами наклона планетной оси. Пришёл к выводу, что выразил волну. Наклон оси - это как раз и есть амплитудное колебание волны. Так как все волны одинаковые, то точно так же построена и электромагнитная волна.
Жесть... Вообще жесть...
👍👍
❤большое спасибо! Очень интересно и доходчиво
Попробуем проанализировать те процессы которые видны возле провода с током, но, логика построения на том что вместо поля материальный процесс из частичек. Что поможет исследованиям опытным путём, наиболее подходят металлические опилки. Каким образом появляются пустоты между кольцами металлических опилок когда по проводу течёт ток? Решение сего вопроса с точки зрения анализа механики движения потока частиц довольно таки интересен.
Как утверждение о синфазности Е и В в плоской электромагнитной волне стыкуется у уравнениями Максвелла, категорически утверждающими, что ротор Е пропорционален производной В и наоборот - т.е. максимальное значение ротора Е достигается в момент максимальной скорости изменения В, соответственно Е и В не могут быть синфазны.
Ведь по сути уравнений Максвелла получается, что электромагнитная волна - перетекание энергии электрического поля в магнитное и обратно, и это отлично видно из первого и третьего уравнений Максвелла в дифференциальной форме. А при синфазности получается, что никакого перетекания нет - Е и В достигают максимума в одной точке, где их производные становятся равными нулю.
Хорошо стыкуется. Ротор максимален там, где поле равно нулю. И производная по времени максимальна там, где поле равно нулю. И наоборот, ротор равен нулю там, где поле максимально по координате. Производная по времени равна нулю там, где поле максимально по времени. Нет проблем:)
@@schetnikov "И производная по времени максимальна там, где поле равно нулю" - конечно, это прямо вытекает из производной синуса, например, да и вообще из смысла производной. Соответственно в этой точке времени максимален rotE= -1/с*dB/dt.
"И наоборот, ротор равен нулю там, где поле максимально по координате" и это прямо вытекает из смысла производной, хоть по времени хоть по координате. Очевидно, что в этой точке rotE= -1/с*dB/dt=0.
"Производная по времени равна нулю там, где поле максимально по времени" - полностью аналогично предыдущей строчке.
"Нет проблем" - проблема есть, и она в том, что во всех трёх предыдущих строках мы видим не синфазность, а сдвиг на 90 град (т.е. пару sin-cos)
Т.е. во всех предыдущих строках rot E достигает максимума в точке максимальной производной от dB/dt, соответственно имеем сдвиг на 90 град между Е и В.
Вот и непонятно, как из изначальной не-синфазности вдруг получается синфазность.
Математика должна объяснять физику процесса, а он в том, что максимальное значение Е достигается в области равенства нулю В, и наоборот - вы это сами подтвердили, но это противоречит гипотезе синфазности, при которой и Е и В достигают нуля и максимума одновременно. Ну и по самой сути, электромагнитная волна представляет собой непрерывно перетекающие друг в друга электрическую и магнитную компоненты, а синфазность Е и В нарушает эту физику, разве нет?
Мне правда очень хочется разобраться в этом вопросе!
@@Quantum__AI проверяйте себя, я всё объяснил, повторяться не буду.
@@schetnikov Никак не ожидал от ВАС, преподавателя физфака НГУ, автора многочисленных видео по физике, ответа в стиле "да пошли вы нафик - ничего не хочу объяснять!" Первый раз в жизни встречаюсь с такой методикой преподавания физики...
Вы объяснили первый раз - я задал уточняющие вопросы по теме, которая мне непонятна! А вы вместо того чтобы объяснить, в чём именно я ошибаюсь, просто "послали меняя нафик".
Я-же привёл нормальный, вполне логический довод, почему мне кажется, что гипотеза синфазности противоречит первому и третьему уравнениям Максвелла.
Если рассматривать распространение электромагнитных волн в вакууме то возможно в пространстве волны распространяются в виде магнитных возмущений, и нет там электрической составляющей. Ведь как известно электрическим током называют упорядоченное движение заряженных частиц - электронов. А если в вакууме нет свободных электронов (как в проводниках) то остаётся только магнитная составляющая. Электрическая составляющая может возникать только при прохождении магнитных волн в металлах (или иных материалов имеющих свободные электроны)...
Ток в антенне есть. И цепь тоже есть. Потому-что на выходе антенные присутствует сопротивление между концом антенны и средой. Эта величина составляет примерно 377 Ом. А раз есть активная нагрузка, будет и ток. Ну, радиолюбители меня поймут, особенно те, которые занимались ёмкостными антеннами
Только хотел спросить, где же находится энергия волны в точках, где поля обнулены, как увидел тут комментарий про скакалку с объяснением ровно этого факта. Великое дело!
Но всё же очень прошу авторов дать отдельный комментарий про энергию, очень много путаницы ходит по свету
Энергия волны в точках, где поля обнулены, нулевая. Энергия ненулевая там, где поля ненулевые. Она «летит» вместе с «гребнями» полей
@@andreykuznetsov7442
Вы совершенно правы. Но в школах говорят, что электромагнитная волна - это процесс, при котором энергия колебаний электрического поля переходит в энергию колебаний магнитного. А тут раз - и оба поля обнулились. Откуда же взяться теперь энергии? Всё пропало...
Вызываем пояснительную бригаду!
А гребни полей тоже летят? На анимации они стоят...
@@INN2007qqqq Да, тоже летят. На какой анимации вы видите, что они стоят? В данном ролике на анимации начиная с 15:06 гребни движутся вправо, а не стоят.
Возможна ли ситуация когда на большом расстоянии так и будет сдвиг по фазе на pi/2? Замкнутое пространство?
с таким сдвигом фаз вектор потока мощности в среднем будет равен нулю. Значит, это будет стоячая волна. В замкнутом пространстве, да.
@@Ihor_Semenenko а разве если этот эффект важен, не просто потом домножают на нужную неопределённость? Так-то во всех школьных задачках всё известно с бесконечной точностью. А если интересуют какие-то квантово-механические тонкости, то уже потом в задачи где всё известно добавляют квантово-механические коэффициенты неопределённости...
Я раньше тоже задавал точно такой же вопрос и всегда возмущался на том основании , что энергия электромагнитной волны переходит из магнитного вектора в электрический вектор по синусоидальному закону последовательно, сменяя один вектор другим и ,таким образом поддерживается на протяжении всего затухающего движения волны. И сравнивал это с утверждением, что энергия не исчезает в пространстве , а переходит из одного состояния в другое- ( перетекает из одного вектора в другой ) Но теперь у меня возникает другое подозрение , что в дальней зоне возникают волны уже не связанные с волнами или электромагнитным полем ближней зоны, а порождаются отдельно . И возникает тогда главный вопрос - А куда же тогда исчезает энергия двух одновременно убывающих векторов в электромагнитной волне дальней зоны , то есть когда они сходятся в нулевой точке ?
@@Ma_X64 То что само вместилище вещей или пространство , вакуум представляет собой твёрдую субстанцию или "кристалл " -это мне давно уже было ясно. Этот кристалл обладает очень большой внутренней энергией , а всё что он содержит в себе, точнее всё что создано из него, обладает по сравнению с ним малой энергией, поэтому эти энергии не взаимодействуют между собой в обычных условиях. В кристаллах распространяются поперечные волны , какими и являются электромагнитные волны. А все предметы во вселенной имеют намного ниже энергетический потенциал и для вакуума невидимы и не ощутимы из-за разницы . Вселенная это продукт космоса , который порождает её. Это как персональный компьютер и его программы -- разные вещи. То что мы видим на экране компьютера не является им. Поэтому изучая вселенную нашими обычными способами мы не сможем узнать из чего состоит сам космос.
Не переживайте, таких объектов как приведено в видео в природе не существует. Не тратьте время на "сову, натянутую на глобус",
Ставим лайк.
Здравствуйте!
У меня вопрос, связанный с электричеством и магнетизмом: какие свойства и функции получатся у фруктов (ягод, овощей), облученных постоянными магнитными полями с различными свойствами? В этом случае различные свойства магнитным полям будут передавать конструктивные особенности соленоидов, намотанных с разным расстоянием между двумя соседними витками. Достаточно всего четырёх витков токопровода, чтобы соответствующее особое магнитное поле возникло. Намотка соленоида осуществляема в таком порядке: первый виток провода > 2й виток провода на расстоянии 1мм от первого > 3й виток провода на расстоянии 2*1мм=2 мм от 2го > 4й виток провода на расстоянии 2*2 мм=4 мм от 3го > 5й виток на расстоянии 2*4 мм=8 мм от 4го витка и так далее, вдоль разметочной линии на данном соленоиде. В данном случае расстояние между витками увеличивается в 2 раза на протяжении всей поверхности намотки провода. Независимо от длины такого соленоида, вызываемый в нём эл.ток будет создавать на концах соленоида магнитное поле с особыми свойствами, которые будут отличаться от свойств магнитного поля соленоида, намотанного с расстоянием между соседними витками с множителем 3, например.
Ведь Пифагор утверждал (а я ему доверяю), что миром управляют числа и их соотношения. Поэтому в расстояние между соседними витками можно закладывать не только множители целочисленные, но и дробные (результат соотношения целых чисел). Отсюда разворачивается безконечное поле фундаментальных исследований о влиянии конкретного числа (целого, дробного) на живой физический мир, и на физические свойства флоры и фауны. Помните, к примеру, сказку о жёлтых и красных фруктах из одного сада: употребление красных способствовало росту ушей, а употребление жёлтых - возвращало уши к исходному размеру. Вот, эти деревья и росли под воздействием искомых магнитных полей.
Думаю, деревянные и каменные предметы возможно заряжать такими магнитными полями, чтобы передавать нужные свойства полей какому-либо объекту флоры и фауны. Получаем аналогию с обще известными способами передачи и накопления магнитных свойств предметам.
Спасибо, ваш ролик ответил на давно мучевший вопрос, раньше я склонялся к противоположному вашему решению. Связи с этим вопрос как распреденена энергия в бегущей плоской поляризованной электромагнитной волне? Получается энергия распределена по бегущим холмикам с максимумами в масимумах E и B?
Да, энергия поляризованной волны распределена в пространстве как квадрат синусоиды, то есть тоже синусоида.
sin²x=(1-cos2x)/2
У меня вопрос не совсем по теме,но все же....подскажите можно ли получить прямоугольный ток через индуктивность или это в принципе невозможно ?
Для этого достаточно иметь бесконечное напряжение.
Откуда в антенне вообще ток, если там нет замкнутой цепи?
Коли свет это электромагнитная волна, то поляризаторы это фильтры пропускающие только магнитную составляющую, рамочные антенны тоже поляризаторы
Кто зает, можно ли изменить направление волны с помощью простого вибротора герца настроеного в резонанс с источником без усилителя? Например между источьником и приёмником находится холм мешающий прохождению волны. На холме ставим этот резонатор и волна идёт за холм к приёмнику. Анологично как свет от фонарика светит на верх холма, там от зеркала отражается и идёт за холм к наблюдателю. И прокатит ли это с мобильной связью? Работал в детском лагере, (130 человек) там связь очень плохая. Хотелось бы что-то простое подешевле чтобы связь стала лучше.
Можно, наоборот, начать с бегущей волны, в которой E и B синфазны. Сложим две такие волны идущие на встречу, чтобы получить стоячую волну. Тогда когда у них E складываются, B сокращаются и наоборот, и около антенны, где "стоячий кусок" привязан, происходит подобная картина.
"стоячий кусок" это имхо другое. неужели в нём получится ~90 градусов?
@@RobotN001 , интересно, заметили ли вы всю прелесть парадокса?
При сдвиге фазы тока от напряжения в антенне на 90° вообще не понятно как энергия излучается. В э.м. волне магнитное и электрическое поле синфазны, это в уравнениях Максвелла описано, а в антенне ток и напряжение сдвинуты на 90° (источники магнитного и электрического поля)
Все обсуждают сдвиг фаз, а то как вообще энергия от антенны к волне передается не замечают, будто так и должно быть.
@@Olexsy952 А есть обьяснение?
@@user-ei4vb7xx2g , чтобы совсем на пальцах пока нет, как будет напишу
@@Olexsy952 Можно и не совсем на пальцах, главное чтоб последовательно и в одном месте)
РЛС диапазон излучения в районе ДЦМ до СМ , импульс на магнетрон в районе 70 - 80 КВ ! Почему нет ионизации воздуха ( атмосферы ) , даже в районе излучателя, не проявляется напряжённость ? Предполагаю верны оба Ваших объяснения , если уточнять объект или среду рассмотрения (контур или вакуум) .
При высокой плотности мощности, объёмный пробой таки происходит.
Если дипОль имеет значительные размеры (частоты низкие), то при протекании по нему тока, задержка по времени в начале диполя и в конце может быть довольно существенной.
Это как-то сказывается на излучении поля антенной?
Совершенно верно. Такая антенна заметную долю энергии генератора превращает в энергию электромагнитной волны, а не гоняет эту энергию туда-сюда в ближней зоне.
Расскажите почему свет может идти тонким лучом, а более длинные волны расходятся в стороны.
Вроде как все фотоны движутся строго прямо, и имеют размер порядка длины волны. А антенны излучают много фотонов во все стороны
@@olololoolol8526 В случае света движутся фотоны, в случае антенны движутся виртуальные фотоны (переносчики электромагнитного взаимодействия). Это не одно и то же: первое - измеримая частица, второе - лишь гипотеза из квантовой теории поля (на самом деле науке доподлинно неизвестно что такое поля на самом деле и с помощью чего они распространяются в пространстве).
@@user-ev8tr5fh1o ага, виртуальные, которые ловит антенна, которые можно отражать, направлять и т.д.
Виртуально что ппц...
@@olololoolol8526 Ты не уловил мысль: электромагнитное поле есть, это факт, а то, из чего оно состоит - на этот счёт существуют только теории. Виртуальная частица это научный термин, можешь даже почитать статью о них на википедии.
Для них нарушена связь между энергией и импульсом частицы. Ладно, колебательные ЭМ-волны можно представить как дискретный поток фотонов. Но представь статичное магнитное или электрическое поле. Откуда в магните было бы такое количество энергии, чтобы он непрерывно испускал плотным потоком настоящие фотоны?
@@user-ev8tr5fh1o радиоволны не имеют никакого отношения к виртуальным частицам. Изначальное сообщение очевидно был о них, т.к. "почему СВЕТ может идти тонким лучом а БОЛЕЕ ДЛИННЫЕ ВОЛНЫ расходятся в стороны". Под "более длинными волнами, учитывая что противопоставляются они свету, имеются ввиду радиоволны, ну или сообщение составлено не правильно.
И вдогонку, разберите графическое решение задачки взаимодействия 2-х зарядов одного знака и постройке график зависимости расстояния от времени взаимодействия. Интересно, как потом сможете объяснить результат с точки зрения закона сохранения энергии.
Тема зачетная! Я с таким вопросом когда учился в вузе обратился к преподавателю - и он удивленно ответил, что никогда не задумывался над этим, а вопрос действительно интересный. Спасибо автору за интересный сюжет!!! Попробую дать объяснение на пальцах. В антенне электрические и магнитные поля колеблются в противофазе. Если нет излучения в пространство - эти колебания происходят в 2D-простанстве. Если же часть энергии начинает излучаться - для этого необходимо открыть 3-ю координату. И мы окажемся (вместе с колеблющимися ЭМ-полями) уже в 3D. Выходит, что фазовый сдвиг обменивается на переход в бОльшую мерность.
Хорошо, вблизи антенны сдвиг почти 90 градусов, далеко от антенны сдвига почти нет, а на каком расстоянии происходит изменение сдвига и с какой скоростью?
А меня всегда интересовал вопрос, почему ЭМ волны разной длины обладают принципиально разными свойствами. Например, почему нагретое тело само по себе не вызывает каких-то электрических или магнитных явлений.
Также интересно, почему термин "фотон" употребляют лишь для видимой части спектра. Например, довольно странно говорить о "радиофотоне" - фотоне радиоволн.
Нагретое тело излучает в ИК спектре. И чем сильнее нагреешь, тем больше кинетической энергии сообщишь атомам\молекулам тела, которые они и сбрасывают в виде излучения. Вернее сбрасывают их электроны в оболочке. Фактически ты просто трясешь единичным электроном, а он же носитель заряда , вот им рождается квант. Но их в теле много. А от того как Сильно ты его дернешь единомоментно (нагревом например) будет зависеть частота. Нагреваешь немного - светит в ИК, нагреваешь дальше - больше энергии нужно сбросить электрону- растет частота(падает длинна волны соответственно) и уже в видимом спектре светит. Греешь дальше, например дуговой сваркой, свечение появляется уже в УФ спектре. И так далее. Если сможешь резко нагреть тело - будет в Рентгене мягком светить. Так большие заготовки стальные когда проковывают, в момент удара молота вспышка в рентгеновском спектре происходит в кристаллической решетке заготовки. Камера телефона иногда может это увидеть, если снимать заготовку заслоненную листом бумаги например. Видимый остановит бумага , а рентген пройдет до матрицы телефона.
Никаких "разных свойств" здесь нет, есть разные языки описания, удобные в разных ситуациях. Фотоны для радиоволн конечно же существуют, только их практически невозможно наблюдать в силу ничтожной величины энергии одного фотона, и прочих сопутствующих факторов (а что знечит "наблюдать"? как должен быть устроен прибор для такого наблюдения? И как нам подавить тепловые шумы в его устройстве?)
@@schetnikov спасибо за ответ! Задумался об этом, когда заметил, что слово "квант" употребляют по отношению ко всей части спектра, а "фотон", как правило, только к видимой. Хотя фотон, по сути, и является квантом ЭМ волны.
Насколько я понимаю, в свободном пространстве ток как в диполе не протекает (нет проводника), однако, с ростом напряженности электрического поля увеличивается некий виртуальный ток (как если бы увеличили напряжение питания на некотором сопротивлении), за счет чего увеличивается напряженность магнитного поля. В свободном пространстве если нет электрического поля, нет и магнитного (и наоборот).
я конечно первый раз на канале и не знаю какие дебаты здесь преобладают... я не физик но позволю себе высказаться. любят люди прикрываться уравнениями Максвелла, хотя уравнения останутся верны вне зависимости от того что вы думаете и как представляете себе процессы - правильно или неправильно - никто вам не запретит пользоваться уравнениями. Но вот в чем проблема - колебательный контур - это система, её составляющие испытывают перетоки энергии. Электромагнитная волна это тоже гдето можно сказать система, неразрывно связанная с пространством/средой распространения, но раз уж она уже испущена - она всеми своими оформившимися размерностями уже не имеет никакого отношения к проводнику, ни к полям и эффектам, порождаемым оными, тут мостик обрывается. Поэтому то, что у волны магнитная и эл. составляющие совпадают по фазе - я вообщето считаю никак фундаментально не может быть связано с тем, откуда эта волна была испущена, и параметрами перераспределения энергий той системы
А на пальцах лично для себя я вижу следующим образом (поправьте меня если это какимто образом противоречит уравнениям): не углубляясь в подробности почему электрон не может излучать волну без ядра (хотя на тех же пальцах это объясняется очень просто - электрон как таковой энергетически является "абсолютно упругим телом" и не способен аккумулировать энергию потенциального характера чтобы затем чтото "испустить" равноценное) - возьмем систему из одного атома. В связке с ней электрон испытывая ускорение - излучает волну. Я для себя даже не пытаюсь какие то образы в голове возбуждать, описывающие движение волны в пространстве - факт состоит в том, что ускорение электрона вызывает возмущение в пространстве, это возмущение/энергия передается со скоростью света и производит силовое воздействие на окружающие системы - такие же электроны и атомы, - в итоге можно сказать заряженные частицы "сцепляются" между собой в пространстве. Незнаю, лично мне на пальцах этого объяснения достаточно, чтобы спать спокойно и не чувствовать лишний раз себя должным чтото ещё самому себе объяснять продираясь там.. через релятивистские эффекты и теории относительности
Спасибо за видео! А можете ли сделать разбор гипотезы Николаева Г.В. о скалярном магнитном поле?
Здравствуйте, тогда уже и Томилина с его альтернативной электродинамикой. Разоблачать ..скажу помягче.. альтернативную науку энергетически затратно. Коли авторы займутся - низкий поклон. Не изучал канал - может знаете - были ли уже НЕантенны?
@@YuriiKostychov не помню такой темы
Нет, не можем. Опровержением сомнительных взглядов мы не занимаемся. О причинах можете догадаться сами.
Николаев Г.В. - большой (очень большой) путаник !
Интересно ещё, что эти волны не распространяются в среде (не распространяются в эфире, который искали в конце 19 века), а являются волнами вероятности, так как электромагнитная волна - это просто удобный способ усреднённого описания миллиардов фотонов. А каждый из фотонов имеет квантовое поведение. Интересно конечно было бы узнать, какая причина того, что колебания волны вероятности в квантовой механике такие же по природе, как и колебания волн на воде в плане того что они тоже гармонические.
Это свойства природы. Колебание не может быть не гармоническим из определения что есть гармоничское колебание. Если колебание периодическое но не чисто гармоническое значит на истояник колебания что-то действует.
@@dmytromykhailiuta9268 ну вот как раз и интересно почему оно гармоническое. Вполне могло бы быть и не гармоническим, но оно гармоническое в квантовой механике
@@Sol-En гармонические колебания описываются простым линейным дифференциальным уравнением, которое в силу своей простоты встречается много где в физике.
@@pavelgorokhov2976 да, колебания груза на пружине, колебания маятника, колебания тока в LC контуре и много где ещё. Интересно, что у того, что лежит в основе волнового поведения частиц есть нечто общее с маятником.
@@Ma_X64 Да, за этим изменением амплитуды и фазы вероятности частицы однозначно стоит некая более глубинная реальность до которой ещё не докопались
А теперь интересно узнать как выглядит поле вектора Пойтинга в ближней и дальней зоне диполя.
В ближней туда-cюда болтается (за малой разницей среднего потока вовне), в дальней направлено наружу и осциллирует в данной точке как квадрат синуса.
Как в школе, ещё ни кто не понимает сущности явления, но тебя заваливают кучей формул.
Сущность это эмоциональная абстракция, которая как стереотип где-то помогает, а где-то мешает.
Вы правы. Ситуация сложная, конечно.
помойму роторы это уже университетский курс физики/математики. поэтому ролик выглядит как объяснение физики для физиков и математиков. мне казалось что целевая аудитория у канала немного другая. либо смысл роторов надо разжевывать либо както без них обходиться. не претензия а так сказать мысли вслух
Да и вообще, почему ток в антенне есть? Когда ток сущ-т только в цепи. Ладно, с сопротивлением атмосферы понятно. Но как тогда эл/магн волна распрострянется в вакууме? Какие тогда частицы создают "цепь"?
Физики давньім-давно должньі бьіли нарисовать график изменения фазьі ЕМ-волньі в зависимости от расстояния до диполя Герца и пояснить, почему ЕМ-волне "удобнее" излучаться в пространство порциями (квантами), а не со сдвигом по фазе в 90 град.
Здравствуйте , простите что не по этой теме . Разъясните пожайлуста задачу. Имеем 2 пары шкивов, где D1- ведущий и D2- ведомый. Диаметры : 1) Пара D1= 70mm. D2=19,6mm. 2) Пара D1=50mm. D2= 14mm. Ведущие валы - n1 и n 2 - 700 об/мин. Разумеется в обоих случаях на ведомом валу получим примерно 2500 об/мин. Вопрос :какую пару шкивов , приводному мотору вращать легче ? (массой шкивов можно пренебречь)
Чем меньше диаметр шкивов, тем легче вращать мотору. Массы всё равно не нулевые, соответственно и моменты инерции не нулевые. А чем больше диаметр, тем больше момент инерции. Я так думаю.
Давно известно что любая мысль это электромагнитная волна и энергия! Мысль мгновенна откуда ушла в другом месте мгновенно проявилась
Электромагнитной волны как самостоятельной материальной сущности не существует, но существует материальная среда, которая находится в движении и некоторый класс такого движения (периодический) человек назвал "волной" и описал волновым уравнением.
Волна - это не материальная сущность, а продукт человеческого сознания, математическая абстракция, формула на доске.
Формула на доске не может переносить энергию и импульс - энергию и импульс переносит движущаяся материальная среда - эфир.
Андрей, у меня к Вам как к "электрическому" физику нахальный вопрос: откуда берётся сила Ампера? Другими словами ещё жёстче: откуда взялось магнитное поле вокруг проводника, и не искусственный ли это трюк?
Мыслю так:
Подвесим параллельно две длинные "стеклянные палочки, натёртые шёлком". Они, очевидно, будут отталкиваться с некоторой силой, определяемой величиной заряда на единицу длины палочек. Теперь начнём двигать их с постоянной скоростью вдоль них самих (или поедем вдоль них на велосипеде). Получим "направленное движение зарядов" -.т.е. два параллельных тока, и исходная сила отталкивания должна уменьшится на силу Ампера - силу взаимного притяжения двух параллельных токов. ("Исходную силу отталкивания" можно свести к нулю, если вместо заряженных палочек рассматривать электрически нейтральный проводник: смесь свободных электронов в решётке положительных ионов, но не будем отвлекаться.) Эту силу Ампера мы приписываем взаимодействию с "магнитным полем", порождённым этими токами. При этом для наблюдателя, который неподвижен отн. палочек, никакого тока и магн. поля нет, и он регистрирует только силу электростатического отталкивания.
В то же время оба наблюдателя должны регистрировать одну и ту же силу: угол, на который разошлись подвешенные палочки выглядит одинаково в обеих системах ниблюдения. - Как с этой нестыковкой жить?
Мне на ум пока приходит только следующее: погонная плотность заряда при переходе из одной системы наблюдения в другую (причём обе инерциальные!) меняется из-за лоренцового сокращения длины движущихся палочек. В частности: на движущейся палочке она больше, чем на неподаижной. И "сила Ампера" - это всего лишь разница электростатического отталкивания, обусловленная изменением погонной плотности заряда: изменилась плотность, но "появилась сила Ампера" - в результате полная сила осталась той же, что и для неподвижных зарядов.
И второе: получается, что сила Ампера (читай: магнитое поле!) - это видимое проявление СТО при скоростях отнюдь не релятивистских!
Пожалуйста, проясните.
Всё правильно, магнетизм - это релятивистский эффект, это не секрет.
@@pavelgorokhov2976 Спасибо за воодушевляющее замечание; я этот "не секрет" смутно помнил как когда-то давно услышанную мимолётную фразу без к-л подробностей.
Это всё как раз доказывает абсолютность движение и существование некой среды, относительно которой это движение должно измеряться.
@@user-zy7ui3ix1z Что-то фантазия у меня разыгралась:
Пусть имеем ток в виде движущейся вдоль самой себя заряженной нити (например, лента, заряжающая генератор Ван-дер-Граафа). Этот ток создаёт магнитное поле, и расположенная рядом стрелка компаса ориентируется вдоль концентрической окружности вокруг этого тока. "Пока всё правильно". Но если теперь и сам компас двигать с той же скоростью и в ту же сторону, куда бежит нить, компас должен потерять эту ориентацию: нет тока - нет и магн. поля. - Ужель так и будет?
(Дисклаймер: если имеем "обычный ток" в проводнике - т.е. движение свободных электронов сквозь решётку положительных ионов, стрелка компаса своей орентации не потеряет, потому что движение вместе с бегущими электронами равносильно движению положительного заряда решётки в обратную сторону - т.е. такому же току, что и в случае неподвижного компаса, и никакого парадокса не возникает.)
@@yuriydeynekin4532 А если свободные электроны? :)
Скажите, а как выглядит на пальцах электродинамика с учетом теории относительности. Допустим заряд q находится в движущемсч вагоне. Пассажир вагона не будет регистрироаать магнитнле поле, а наблюдатель на перроне его зарегистрирует. Нет ли тут парадокса, или что то упускаю?
Дааа, электрическое и магнитное поле зависят от системы отсчёта! Для пассажира магнитного поля не будет, для наблюдателя на перроне будет, но оба будут правы. Вообще, магнитное поле можно само по себе рассматривать как релятивистский эффект. Вот два одинаковых заряда летят параллельно, помимо отталкивания по Кулону у них есть релятивистское ослабление этого отталкивания, которое мы интерпретируем как притяжение и называем "магнетизм".
Ну смотрите, у Земли есть вполне конкретное магнитное поле, которое защищает нас от быстрых частиц. Одно из условий жизни на планете. Как оно может быть релятивистским эффектом?
@@pavelgorokhov2976 При линейных движениях СТО можно применить и из этого некоторое объяснение выйдет (не во всех случаях, так что уже неполнота). Но в принципиально вращательных (или подобных вращательным) случаях (напр. магнитный момент частиц) - никакие релятивизмы не помогут, надо более сложные матаны привлекать.
2:24 извините, что такое дипольное приближение?
К сожалению мы на РТФ использовали другой математический аппарат и в комллЕксных числах, ввиду чего данный разбор мне непонятен.
а как насчёт ЕН-антенн?
Это отдельно:)
Только один вопрос: куда девается энергия э/м волны в точках 0 значения синуса? Е и В поля равны нулю.
В этих точках в эти моменты времени плотность энергии равна нулю, никаких проблем.
@@schetnikov и куда же она делась? А заодно и задачку про заряды пожалуйста.
Просто ну очень интересное решение этой задачки для начальных классов. Сам результат и выводы. Прошу.
@@schetnikov и насчёт плотности энергии, хотелось услышать про то, что энергия э/м волны сосредотачивается в пространстве (тороидпльном или искаженном тороиде) охваченнлм распространяющимся полем. И сразу возникает вопрос о пространстве, вакууме, эфире или прочим чудесам.
Если принять во внимание, что любая волна, это колебание среды, то становится понятно, что энергия никуда не девается. Среда колеблется туда-сюда. Значение "0" виртуальная величина. Наглядный пример, волны на поверхности воды. Или звуковые волны. Где там ноль ?
Проще было бы сказать, что электромагнитная волна на выходе из проводника колебательного контура как бы выравнивается, приобретает форму правильной гармоничной синусоиды. В самом колебательном контуре буквально варится "каша" из гармоник вихревых токов.
@@Ma_X64 В зоне неоднородностей среды происходит дифракция электромагнитных волн, переизлучение от препятствий и активных экранов. На некотором удалении от антенны волна идёт в однородной среде уже по правилам "сферических вторичных волн" из принципа Гюйгенса-Френеля.
Почему в дальнем поле для получения переменного магнитного поля берете rotE= -1/с*dB/dt, а не работаете с обозначенным вами же B2, по аналогии с E3 перешедшем в E1?
Так ведь rotE= -1/с*dB/dt - первое уравнение Максвелла в дифференциальной форме, как раз и описывающее плоскую электромагнитную волну.
Чтобы получать поля в одной фазе, надо учитывать запаздывание сигнала, иного пути нет.
@@schetnikov вопрос не про запаздывание сигнала. Вопрос почему вы выражаете только составляющую из электрического поля, но не выражаете что будет для магнитного, которое тоже создается в источнике?
@@Quantum__AI то что это уравнения максвелла это не вопрос. Вопрос в том почему берется для расчета составляющая только для электрического поля, но не берется магнитная которую генерирует источник(B2 которая, т.е. из нее же тоже по идеи должна тогда отходить волна)
@@schetnikov Обе компоненты, и Е и В, запаздывают совершенно одинаково. Вот и вопрос, почему в уравнениях Максвелла компоненты не синфазны (rot E пропорционален производной от В по t), а в выводах синфазны.
9:15 Почему изменение магнитного поля даёт изменение электрического поля в уравнениях Максвелла ? Вроде изменение магнитного поля даёт напряжение, а не изменение напряжения.
Думаю ошибка в у уравнении Максвелла.
Спасибо за контент.
Зря вы так думаете. Ведь можно заглянуть например в википедию и проверить, а не "думать" (вообще-то точнее сказать так: не высказывать своё не очень обоснованное мнение, а разобраться в ним.)
Потому что элетромагнитное поле едино. Мы его описываем как две составляющие. На базе нынешних знаний так удобно и понятно. Ждем прорыва в понимании природы поля.
@@schetnikov Посмотрел, на странице wikipedia "уравнения Максвелла" так и написано
"Переменный поток магнитного поля создаёт электрическое поле ( закон Фарадея )",
а не переменное электрическое поле как в уравнении Максвелла.
@@ostanin_vadym Так это ещё одно уравнение, с током смещения. Закон Фарадея - это электромагнитная индукция, а это у равнение описывает симметричную ей магнитоэлектрическую индукцию.
В уравнении Максвелла вообще-то разные изменения: магнитное поле изменяется по времени, а электрическое по координате, ибо операция ротора есть дифференцирование по координатам. Если же вихревое электрическое поле циркулирует в проводнике, то оно создаёт напряжение (точнее, ЭДС) и никакого противоречия нет. Формулировка Максвелла электромагнитной индукции более широка, чем у Фарадея (є=-dФ/dt), потому что утверждает, что вихревое электрическое поле возникает независимо от того, есть проводник или нет. Также не следует путать напряжение с напряжённостью и их обозначения ("фигурная" Е для ЭДС и обычная Е для напряжённости).
Вопрос такой: что из себя представляют на фундаментальном уровне силовые линии магнитного поля? Вдоль них же движутся заряды (частицы). Если магнитное поле - часть электромагнитного, квантом которого является фотон, то что будет квантом магнитного поля? (если корректен вопрос)
Когда я в своей молодости задал этот вопрос учителю физики, то тот замолчал на пару минут и потом развернуто ответил мне в духе "сам дурак".😊
Силовые линии - это удобный способ представлять картину поля. Я бы сказал, что это не физический, а скорее математический концепт. Но он часто оказывается полезен. Например, заряженные частицы, двигаясь в магнитном поле, вращаются по спирали вокруг силовых линий этого поля. Представляем силовые линии - и сразу понимаем, как происходит движение этих частиц.
@@schetnikov как не физический? простой опыт с бумагой, магнитом и железной стружкой. стружки выстраиваются по этим линиям. или же магнитное поле Земли. оно задерживает заряженные часттицы из космоса и мы видим полярные сияния. так что такое магнитное поле на самом фундаментальном уровне? поток фотонов?
Силовые линии это абстракция, визуализация. Так удобно на сегоня. Возможно наука продвинется в понимании природы поля и силовые линии заменит что-то другое. Но это не точно :)
@@dmytromykhailiuta9268 то есть, науке неизвестна фундаментальная природа поля? и с чем конкретно взаимодействуют заряды? без абстракций и математических фокусов. строго и по факту.
Почему атом при электронных малых размероы излучает эм волны гораздо больших длин волн, чем его размеры? Вот в чем вопрос...
Длина волны это период колебания. Нет связи с размером.
@@dmytromykhailiuta9268 длина в метрах, период в секундах. Это не одно и тоже.
В антенне излучают не электроны в атомах, а условно свободные электроны, сорванные с внешних электронных оболочек атомов и движущиеся с ускорением между атомами в кристаллической решётке. Маленьким поплавком можно создать волны с длиной волны гораздо большей, чем сам поплавок. Такую аналогию можно привести. Ещё сам излучающий свободный электрон квантово механически размазан по объёму, так что у его волновой функции размеры могут быть намного больше чем у атома, что тоже можно считать частью объяснения. Ответ на вопрос в общем находится в области квантовой механики
Потому что длина волны это с/v, где v ("ню') - частота. От длины источника не зависит. С таким же успехом можно спросить: как человеку удаётся производить звуковые волны в два раза длиннее его роста?
@@unclepasha2718 Ну толи в два раза, толи в 10000 раз! Вообще ротовая полость и объем легких сильно влияют на голос.
Ну в итоге магнитное поле в волне получается из осциллирующего эл поля. 13:23