Роль и значение курса ЭД для инженера

Электродинамика изучает электромагнитные (ЭМ) явления, возникающие при движении и взаимодействии электрически заряженных частиц. Ее содержанием является учение об особом виде материи – ЭМ поле и его связях с зарядами и токами. Одним из проявлений существования ЭМ поля является воздействие его с силой Лоренца F на движущийся со скоростью v электрический заряд Q

( 1)

где E (p, t) – вектор напряженности электрического поля, B (p, t) – вектор магнитной индукции, p – точка наблюдения, t – время.

Кроме функций E, B для описания ЭМ поля вводится вектор напряженности магнитного поля H (p, t) и вектор электрической индукции D (p, t). Векторы D и H характеризуют состояние среды под действием ЭМ поля. Векторы E, D описывают электрическое поле, а B, H – магнитное поле. В ЭМ поле электрическое и магнитное поля взаимосвязаны.

ЭМ волнами называют возмущения ЭМ поля, распространяющиеся в пространстве. Свойства ЭМ поля существенно зависят от скорости изменения во времени описывающих его векторов. Важным случаем изменения во времени является гармонический закон изменения, при котором, например,

(2)

где E (p) и - амплитуда и фаза (колебаний) вектора напряженности электрического поля в точке p, - начальная фаза (колебаний) – фаза при t=0, - круговая частота, - частота колебаний, - период колебаний. В пространстве с параметрами вакуума , где λ – длина волны, c – скорость распространения волны (в вакууме) c =2,997925хм/с.

Процессы возбуждения, приема, распространения ЭМ волн, их взаимодействия с веществом в диапазоне радиоволн достаточно полно описываются уравнениями классической электродинамики – уравнениями Максвелла. В диапазонах более коротких волн определяющую роль играют процессы, имеющие квантовую природу.

Классическая (макроскопическая) электродинамика приписывает ЭМ полю только волновые свойства, а элементарным частицам – только корпускулярные. ЭМ поля могут накладываться друг на друга и существовать в одном и том же пространстве, а частицы вещества не обладают этим свойством. ЭМ поля и частицы взаимно проницаемы и существуют в одном и том же объеме, взаимодействуя друг с другом.

Квантовая электродинамика изучает законы микромира. При этом свойствами материи являются единство волновой и корпускулярной природы всех микрообъектов и взаимопревращаемость различных видов материи.

ЭМ поле есть особый вид материи, отличающийся непрерывным распределением в пространстве (ЭМ волны, поле заряженных частиц) и обнаруживающий дискретность структуры (фотоны), характеризующийся в свободном состоянии способностью распространения в вакууме (при отсутствии сильных гравитационных полей) со скоростью, близкой к м/с, оказывающий на заряженные частицы силовое воздействие, зависящее от их скорости.

Электрический заряд есть свойство частиц материи (вещества) или тел, характеризующее их взаимосвязь собственного ЭМ поля с внешним ЭМ полем; имеет два вида, известные как положительный заряд и отрицательный заряд; количественно определяется по силовому взаимодействию тел, обладающих электрическими зарядами.

В соответствии с Регламентом радиосвязи к радиоволнам (радиодиапазону) относят ЭМ волны с частотами от 3 кГц до 3 ТГц. Распределение радиоспектра по диапазонам приведено в таблице 1.

Таблица 1

Номер полосы	Границы диапазона по частотам и по длинам волн	Название диапазона по частотам и по длинам волн	Сокращенное обозначение
русское	международ.
	3-30кГц 100-10км	Очень низкие частоты Мириаметровые волны (сверхдлинные волны)	ОНЧ (СДВ)	VLF
	30-300кГц 10-1км	Низкие частоты Километровые волны (длинные волны)	НЧ (ДВ)	LF
	300-3000кГц 1000-100м	Средние частоты Гектометровые волны (средние волны)	СЧ (СВ)	MF
	3-30МГц 100-10м	Высокие частоты Декаметровые волны (короткие волны)	ВЧ (КВ)	HF
	30-300МГц 10-1м	Очень высокие частоты Метровые волны (ультракороткие волны)	ОВЧ (УКВ)	VHF
	300-3000МГЦ 100-10см	Ультравысокие частоты Дециметровые волны (ультракороткие волны)	УВЧ (УКВ)	UHF
	3-30ГГц 10-1см	Сверхвысокие частоты Сантиметровые волны (ультракороткие волны)	СВЧ (УКВ)	SHF
	30-300ГГЦ 10-1мм	Крайне высокие частоты Миллиметровые волны	КВЧ	EHF
	300-3000ГГц 1-0.1мм	Гипервысокие частоты Децимиллиметровые волны	ГВЧ

Дата добавления: 2014-01-06