Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Электромагнитное излучение и его измерение

Электромагнитные устройства проникли во все сферы человеческой жизни, существенно изменив их. Возросло технологическое могущество человека, теперь жизнь человека без электричества не мыслима. Потребности электромагнитных технологий стимулировали дальнейшее развитие электромагнитной теории, проникновение в глубь материи в атомное строение вещества и ядерную физику.

В любом замкнутом контуре произвольной разветвленной электрической цепи, алгебраическая сумма падений напряжений (произведений сил токов на сопротивление) соответствующих участков этого контура равна алгебраической сумме эдс входящих в контур.

 

 

Сопротивление может быть простым, омическим, зависящим от температуры –Т по формуле: Rt= Ro (1-k*T) где Rt,Ro текущее и начальное сопротивление, Т –разность температур, k -кoэффициент роста сопротивления с повышением температуры

R = R1+R2 +R3 – сложение 3-х сопротивлений в цепи при последовательном соединении.

Сложение проводимостей при параллельном соединении сопротивлений

1/R = 1/R1 +1/R2+1/R3

Для переменного тока с частотой -f, катушка намотанная на железный сердечник с индуктивностью –L, будет иметь индуктивное сопротивление по формуле: Ri = f * L.

Для емкости -С емкостное сопротивление-Rc, определяется по формуле Rc =С /f.


На рис.24 показана простая демонстрация наличия магнитной энергии вокруг катушки по которой течет ток. Если разомкнуть


ключ К, на схеме слева получим схему справа, где нет источника тока. Но лампочка ярко вспыхнет и затем медленно погаснет, израсходовав энергию магнитного поля катушки.


Рис.24 Простая схема демонстрации энергии магнитного поля

в катушке с током, при его отключении.

 

Закон Фарадея. Ток в растворах электролитов обусловлен движением положительных ионов металла к отрицательному электроду, где они оседают. Масса чистого металла, полученного в электролизе – М определятся силой тока - I, временем когда ток течет- t, атомным весом вещества- А, его валентностью- w, и постоянной Фарадея –F, по формуле:

Формула Фарадея для электролитов M =A*I*t /F*w

Движущиеся электрические заряды, постоянный и переменный ток порождает магнитное поле. В природе не существует магнитных зарядов и магнитное поле всегда связано с электрическим током. Силовые линии магнитного поля вокруг проводника с током спирально наматываются на него, по траектории ручек буравчика который вворачивается по направлению тока. Как и электрическое поле, магнитное характеризуется напряженностью, плотностью энергии и другим характеристиками.

H = 2*I / C*r -напряженность магнитного поля проводника с током I, на расстоянии –r.

F = 2 m * I1 I2 l /r C - сила магнитного взаимодействия двух проводников с токами -I1, I2, длинной l, на расстоянии – r. m-магнитная проницаемость среды, С-скорость света.

W=m*H/ 8*p -плотность энергии магнитного поля.



 

Рис. 25 Показаны силовые линии магнитного поля постоянного магнита

и катушки по которой течет электрический ток.

 


Опыты Фарадея показали, что при движении проводника поперек силовых линий магнитного поля, или при пересечении проводника переменным магнитным полем в нем возникает электродвижущая сила и по нему течет ток. Сила генерируемого тока и напряжение на концах проводника определяется изменением магнитного потока -Ф. Связь между напряженностью магнитного поля - H, магнитной индукцией-B, магнитным потоком-Ф, током-I и напряжением в катушке-U с числом витков-n, площадью одного витка катушки- S, определяется формулами:

B = m *H; B =m * n*I/ r; Ф =В*S = m H S, U = -D Ф*n /Dt


На рис.26 представлено геомагнитное поле Земли. Видно что геомагнитная ось не совнападает с осью вращения Земли и геомагнитные полюса не сопадают с полюсами Земли. Геомагнитное поле препятствует падению заряженных частиц на Землю, поперек силовых линий поля. Без сопротивления частицы падают на землю только на геомагнитных полюсах, двигаясь вдоль силовых линий.

 


 

Рис.26 Геомагнитное поле Земли.

 

Проникновение в электромагнитную картину мира дало Человечеству очень удобный вид энергии – электричество. Конец 19 –го века и первая половина 20-го века это век электричества. Электроэнергия освещаются и обогреваются наши дома, движутся многие машины и агрегаты. Человек научился превращать электрическую энергию в механическую и наоборот. На этой основе создана новая технология 20-го века.

Вся основная информация об астрономических объектах, оптических системах, источников и приемников излучений получена путем регистрации и анализа электромагнитного излучения. Одна из важнейших характеристик излучения – длина волны λ. Имеются следующие спектральные диапазоны излучения:

· γ-излучение λ≤0,01нм;

· рентгеновское излучение 0,01-10 нм;

· далекий ультрафиолет 10-310 нм;

· близкий ультрафиолет 310-390 нм;

· видимое излучение 390-760 нм;

· инфракрасное излучение 0,76-15 мкм;

· радиоволны λ≥1 мм.

Энергия кванта или фотона излучения измеряется в электрон-вольтах – эВ. Это энергия получаемая 1 электроном с зарядом е=1,602*10-9 Кулон, ускоренным разностью потенциала электрического поля 1 Вольт, 1 эВ=1,602*10-12 Эрг=1,602*10-19 Дж.

Скорость света – с, длина волны – λ и частота колебаний – ν электромагнитной волны связаны простой формулой: с = λ* ν или λ = с/ ν

Энергия кванта – ε определяется формулой Планка: ε = h* ν = hc/ λ

Квант с ε=1 эВ имеет λ=1,24 мкм, ν=2,18*1014 Гц, h=6,626*10-27 Эрг=6,626*10-34 Дж.

Важнейший диапазон для человека – видимое излучение, где 0,39 мкм – фиолетовая граница, 0,76 мкм – красная граница (фиолетовый 0,39-0,45, синий 0,45-0,48, голубой 0,48-0,51, зеленый 0,51-0,57, желтый 0,57-0,585, оранжевый 0,585-0,62, красный 0,62-0,76).

Мощность светового излучения характеризуется потоком лучистой энергии – Ф, проходящим через данную поверхность за единицу времени. Измеряется световой поток в Люменах. Освещенность – Е – это световой поток на единицу площади – S:

Е=Ф/S*cosα, где α – угол падения световых лучей на поверхность

Измеряется освещенность в Люкс: 1 Люкс=1 Люмен/м2. Интегральная освещенность измеряется в Вт/м2, а монохроматическая освещенность - Вт/м2*Гц. В радиоастрономии распространена единица – Янский: 1 Ян=10-26 Вт/м2*Гц

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Правила Кирхгофа для разветвленной электрической цепи | Спектральные свойства излучения
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-06; Просмотров: 318; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.014 сек.