H - Intenzita elektrického poľa elektromagnetického pulzu

H. Intenzita elektrického poľa elektromagnetického pulzu

OBSAH:

Úvod

A.
Záhadné elektromagnetické vlny

B.
Elektrické pole náboja v pokoji

C.
Elektrické pole náboja pohybujúceho sa konštantnou rýchlosťou

D.
Všeobecné vlastnosti siločiar

E.
Maximálna rýchlosť šírenia sa informácií

F.
Vznik elektromagnetického pulzu

G.
Kedy vznikajú elektromagnetické vlny?

H.
Intenzita elektrického poľa elektromagnetického pulzu

I.
Odvodenie vzťahu pre veľkosť intenzity poľa elektromagnetického pulzu

J.
Odkazy

V programe si navoľte Animáciu 7. V tejto animácii budete skúmať vektor intenzity elektrického poľa elektromagnetického pulzu. Náboj bude mať opäť nulovú počiatočnú rýchlosť. Sústredíte sa len na jednu jeho siločiaru. Zistíte ako vyzerá vektor intenzity elektrického poľa prislúchajúci siločiare vnútri žltej oblasti a rozložíte si ho na zložky. Tiež preskúmate ako závisia veľkosti týchto zložiek od vzdialenosti r od počiatku sústavy súradníc, t.j. od miesta, v ktorom došlo k zmene rýchlosti.

Úloha H1 -- Zložky elektrického poľa

Spusťte animáciu a sledujte pozorne jednotlivé fázy pohybu náboja. Animácia sa automaticky zastaví v čase ct = 1,10 m. Vtedy sa zobrazí vektor intenzity elektrického poľa na vnútornej hranici vnútri žltej oblasti, ktorý má smer siločiary v žltej oblasti. Žltá oblasť je veľmi tenká oproti vzdialenosti od počiatku sústavy súradníc a tak môžete predpokladať, že všetky jej body sú od počiatku sústavy súradníc približne rovnako ďaleko. Preto predpokladajte, že v celej žltej oblasti má vektor približne rovnakú veľkosť.

Okrem vektora zobrazuje animácia aj jeho radiálnu zložku a tangenciálnu (priečnu) zložku .

Radiálna zložka poľa nie je nič iné ako intenzita elektrostatického poľa, o ktorej už vieme, že klesá s druhou mocninou vzdialenosti od náboja. Existuje nielen v žltej oblasti, ale v celom priestore. Zložka intenzity preto nepredstavuje elektromagnetickú vlnu. Klesá veľmi rýchlo a vo väčších vzdialenostiach od náboja bude úplne zanedbateľná.

Na rozdiel od toho tangenciálna zložka poľa je pre nás niečo úplne nové. Takúto zložku obyčajné elektrostatické pole kladného náboja nemalo! Práve ona je zložkou elektrického poľa elektromagnetickej vlny. Ako uvidíme na ďalšej aktivite s programom, táto zložka klesá omnoho pomalšie ako radiálna zložka.

Úloha H2 -- Závislosť zložiek poľa od r

Pomocou programu teraz zistite, ktorá zložka elektrického poľa pulzu, alebo , klesá s rastúcou vzdialenosťou od počiatku sústavy súradníc pomalšie. Potom dopnte nasledujúcu vetu.

Pri tom ako sa elektromagnetický pulz zväčšuje, klesá zložka poľa ___________________ ako zložka .

Úloha H3 -- Závislosť veľkosti zložky od uhla siločiary s kladným smerom vodorovnej osi x.

Stlačte tlačidlo RESET a znovu spusťte animáciu. Nechajte ju dobehnúť po čas ct = 1,1 m, v ktorom sa sama zastaví.

Meňte postupne pomocou posuvníka pre uhol uhol siločiary s kladným smerom vodorovnej osi x a sledujte dĺžku zložky poľa zodpovedajúcu ako už vieme poľu elektromagnetickej vlny. Doplnte potom nasledujúce vety:

Pri zväčšovaní uhla od počiatočnej hodnoty 0° po hodnotu 90° zložka _______. Pri ďalšom zväčšovaní uhla od hodnoty 90° po hodnotu 180° zložka _______. Najväčšiu veľkosť mala zložka pre uhol _____________. Najmenšiu veľkosť mala pre hodnoty uhla _____________.

Úloha H4 -- Závislosť veľkosti zložky od zrýchlenia náboja.

Nastavte hodnotu uhla . Teraz pomocou posuvníka koncovej rýchlosti v₂ postupne mente koncovú rýchlosť. Uvedomte si, že zmenou rýchlosti v₂ meníte vlastne zrýchlenie náboja

Mente rýchlosť v₂ v celom povolenom rozsahu a doplnte nasledujúce vety:

S rastúcim kladným zrýchlením náboja sa veľkosť zložky

___________ a zložka má smer _________ ako zrýchlenie. S klesajúcim záporným zrýchlením náboja sa veľkosť zložky

___________ a zložka má smer _________ ako zrýchlenie. Zložka

má nulovú veľkosť ak zrýchlenie náboja je _________.

Na nasledujúcej stránke všetky doterajšie úvahy zovšeobecníme a zhrnieme.