Rýchlosť elektromagnetických vĺn

Pretože píšem o elektromagnetických vlnách, začnem o niektorých základoch z elektrotechniky, ktoré sme sa učili aj na základnej škole.  Elektrina sa nedá skladovať ale elektrický náboj môžeme uložiť v elektrickom kondenzátore.  Hodnota kondenzátora je jeho kapacita C. Náboj v kondenzátore vytvorí sa pripojením napätia na kondenzátor. Čím je kapacita kondenzátora C väčšia a pripojené napätie U väčšie tak bude väčší elektrický náboj Q.  Kondenzátor tvoria dve elektródy na sebe ktoré majú celkovú plochu  S, čím sú väčšia tým je kapacita väčšia. Čím je vzdialenosť plôch d väčšia tým je kapacita menšia. Dôležitá hodnota kapacity kondenzátora je elektrostatická vodivosť prostredia permitivita ε medzi elektródami. Najmenšia permitivita, je permitivita vákua ε0. Hodnota ε0=0,000000000008854187 As/Vm.  Rozmer permitivity môžeme zo vzorca pre veľkosť elektrostatického náboja Q v závislosti na napätí a kapacite kondenzátora

Pretože Q=It tak miesto Coulombu bude Amper sekunda As. Keď to vložíme do rozmerovej rovnice dostaneme As/Vm.

Keď budeme mať nabitý kruhový kondenzátor budeme otáčať elektródami tak okolo platní sa vytvorí magnetické pole. Najhustejšie pole bude v strede kondenzátora. Tak isto okolo vodiča pôsobením prúdu vzniká magnetické pole. Znamená to že pohybom elektrického náboja vzniká okolo neho magnetické pole.magnetické pole okolo elektród. Magnetický tok Φ ktorý prechádza plochou S má svoju hustotu. Hustota magnetického toku je magnetická indukcia B. Magnetická indukcia závisí od prierezu ktorým preteká magnetický tok a od vodivosti prostredia, permeability μ. Pomer magnetickej indukcie permeabilitou je magnetická intenzita H. Indukcia H má rozmer A/m. Rozmer magnetického toku je Volt sekunda Vs. Z toho môžeme odvodiť rozmerovú rovnicu pre permeabilitu Permeabilita vákua má hodnotu µ=0,00000125664 Vs/Am.

Magnetická indukcia v strede rotačného kondenzátora bude závisieť od rýchlosti otáčania elektródy. Z toho môžeme usúdiť, okolo bodového náboja vzniká magnetická indukcia keď sa bude pohybovať cez určitý preirez. Elektrický náboj má okolo seba v určitom polomere r svoju elektrickú intenzitu E. Keď celá intenzita prejde cez prierez tak prejde vzdialenosť 2r. Aj magnetickú indukciu musíme uvažovať okolo náboja s polomerom r. Znamená to, že musíme uvažovať rýchlosť v=2r/t, kde t je čas za ktorý prejde náboj vzdialenosť 2r. Z toho môžeme odvodiť vzorec pre indukciu okolo pohybujúceho náboja vo vákuu ktorý sa pohybuje rýchlosťou v a z toho odvodiť vzorec pre indukciu okolo vodiča.

Keby sme prúd vo vodiči menili plynule tak magnetické pole od vodiča sa bude šíriť vo vlnách rýchlosťou c. Pretože elektrické a magnetické polia sa navzájom ovplyvňujú, tak aj elektrické pole sa šíri rýchlosťou c. Keď budeme uvažovať, že rýchlosť je stála a magnetické pole je zvlnené, tak za jeden impulz T zvlnené pole prejde vzdialenosť rovnú vlnovej dĺžke λ.

ω je uhlovú frekvencia, K je vlnová konštanta. Z toho môžeme odvodiť vzorec

Vodič keď sa pohybuje v magnetickom poli tak na jeho konci sa vytvorí napätie. Keď dáme závit do magnetického poľa a budeme ním plynule rotovať objaví sa na kontaktoch závitu striedavé napätie. Medzi kontaktami sa bude šíriť elektrostatické pole ktoré bude mať takú istú rýchlosť ako magnetické pole a bude sa šíriť vo vlnách, podobne ako magnetické pole. Ale intenzita medzi kontaktami závisí aj od ich vzdialenosti, aby nám rovnica sedela musíme uvažovať element vodiča, ktorý je v premenlivom magnetickom poli. Z toho môžeme odvodiť vzorec

Z týchto rovníc si môžeme odvodiť vlnovú rovnicu pre elektromagnetické vlny. Najprv si vyjadríme z prvej rovnice B. Najprv si odvodíme indukciu B podľa vzorca

vložíme do rovnice pre indukované napätie dostaneme vzorec

Tieto vzťahy znamenajú, že do prostredia sa bude šíriť elektromagnetická vlna, ktorá sa sama bude generovať, pretože zmena magnetickej indukcie generuje zmenu elektrostatickej intenzity a naopak zmena elektrickej intenzity generuje zmenu magnetickej indukcie. Keď poznáme vzťah medzi vlnovou konštantou a uhlovou rýchlosťou, môžeme si z predchádzajúceho vzorca odvodiť rýchlosť c zo vzorca

Takto sme sa dopracovali k vzťahu pre rýchlosť elektromagnetických vĺn vo vákuu c. Z toho vychádza aj rozmerová rovnica

Rýchlosť elektromagnetických vĺn vo vákuu odvodil škótsky fyzik a matematik James Clerk Maxwell. Elektromagnetické vlny predpokladal ale nevedel ich overiť. Existenciu elektromagnetických vĺn dokázal až neskôr nemecký fyzik Heinrich Rudolf Hertz. Einstein potvrdil, že aj svetlo je elektroagnetické vlnenie. Rýchlosť svetla vo vákuu je najdôležitejšia konštanta vo vesmíre.

Využitie jadrových síl III

13.11.2023

Pokračujem v predchádzajúcich blogoch. Dúfam, že mi prepáčite, že nepíšem o politike. Pred vojnou v Nemecku bolo objavené štiepenie uránu. Po objavení kritického množstva, začali Nemeckí vedci zlúčení okolo Heisenberga uvažovať ako by sa dala využiť energia, ktorá sa uvoľní pri lavínovej reťazovej reakcii vo vojenskej oblasti. Uvedomovali si, že môžu vyrobiť [...]

Využitie jadrových síl II

08.11.2023

Pokračujem v predchádzajúcom blogu o jadrových o využití jadrových síl. Keď dopadne na atóm uránu 235U neutrón s malou energiou, tak ho pohlti a vznikne izotop 236U. Jadro atómu 236U sa rozpadne na 2 jadrá ktoré majú menšiu atómovú hmotnosť a od seba odletia. Pri tom sa uvoľnia aj 2 alebo 3 neutróny s vyššou energiou. Predstavme si, že máme oproti sebe 2 rovnaké [...]

Využitie jadrových síl

01.11.2023

Do tejto prepolitizovanej doby chcem napísať blog ktorý je mimo diania okolo nás. Napíšem niečo z histórie fyziky. Jadrá atómov drží pokope tzv. silná jadrová sila. Je taká silná, že dokáže udržať pokope aj protóny medzi ktorými pôsobia veľmi silné elektrostatické odpudivé sily. Jadrová sila pôsobí len na veľmi malé vzdialenosti. Jadrá atómov sú preto veľmi [...]

inverzia, Devínska Kobyla, mReportér

Bratislava sa ponorila do totálnej hmly. Pozrite sa na ňu z modernej rozhľadne

14.11.2024 05:00

Zábery zachytil mReportér Martin Špaček.

kapitol, kongres, USA

Republikáni si podľa prognóz udržia väčšinu v Snemovni reprezentantov

13.11.2024 23:13

Víťazstvo republikánov v kongresových voľbách do snemovne sa predpokladalo už skôr.

taraba salvini

Taraba rokoval so Salvinim o migrácii aj Európskej zelenej dohode

13.11.2024 22:19

Salviniho zároveň pozval na Slovensko.

Donald Trump, Marco Rubio

Americkým ministrom zahraničia bude Marco Rubio, do čela spravodlivosti si Trump vybral Matta Gaetza

13.11.2024 21:11, aktualizované: 23:00

53-ročný Rubio bude podľa Trumpa "neohrozeným bojovníkom, ktorý nikdy neustúpi našim nepriateľom".

Štatistiky blogu

Počet článkov: 48
Celková čítanosť: 187602x
Priemerná čítanosť článkov: 3908x

Autor blogu

Kategórie