5.Ηλεκτρομαγνητικά κύματα

Μερκ. Παναγιωτόπουλος-Φυσικός 1

Ηλεκτρομαγνητικά Ηλεκτρομαγνητικά κύματακύματα

Μερκ. Παναγιωτόπουλος-Φυσικός 2

Μερικές καθημερινές λειτουργίες μέσω Η/Μ Μερικές καθημερινές λειτουργίες μέσω Η/Μ κυμάτωνκυμάτων Το σήμα που ανοίγει την πόρτα του γκαράζ

είναι ηλεκτρομαγνητικό κύμα συχνότητας 40 MHz. Ο συναγερμός στο αυτοκίνητο λειτουργεί με ηλεκτρομαγνητικό κύμα συχνότητας 40 MHz. Το ασύρματο τηλέφωνο λειτουργεί με  ηλεκτρομαγνητικό κύμα στην περιοχή 40MHz με 50MHz. Η κινητή τηλεφωνία λειτουργεί με ηλεκτρομαγνητικό κύμα 824 MHz μέχρι 849 MHz.

… και ακόμη Ο διαστημικός σταθμός MIR επικοινωνεί με

ηλεκτρομαγνητικό κύμα στα 145 MHz και στα 437 MHz.

Το RADAR, για την κυκλοφορία των αεροπλάνων, λειτουργεί με  συχνότητες 960 MHz μέχρι  1.215 MHz.

Μερκ. Παναγιωτόπουλος-Φυσικός 3

Μαγνητικό πεδίο γύρω από ευθύγραμμο αγωγό ("απείρου

μήκους")

BΙ

B

Μερκ. Παναγιωτόπουλος-Φυσικός 4

Ηλεκτρομαγνητικά κύματα

J.C. Maxwell

1831-1879

Heinrich Hertz 1857-

1894

Μερκ. Παναγιωτόπουλος-Φυσικός 5

Ταλαντούμενο Ηλεκτρικό δίπολο από κύκλωμα L-C

Μερκ. Παναγιωτόπουλος-Φυσικός 6

Δημιουργία Η/Μ κύματος από κεραία

I-I

I

Μερκ. Παναγιωτόπουλος-Φυσικός 7

Στιγμιότυπο Ηλεκτρικού

πεδίου

Στιγμιότυπο Μαγνητικού

πεδίου

Μερκ. Παναγιωτόπουλος-Φυσικός 8

Παραγωγή Ηλεκτρομαγνητικού κύματος

Μερκ. Παναγιωτόπουλος-Φυσικός 9

Ηλεκτρομαγνητικό κύμα είναι η ταυτόχρονη διάδοση στο χώρο ενός ηλεκτρικού και ενός μαγνητικού πεδίου με την ταχύτητα του φωτός.

Μερκ. Παναγιωτόπουλος-Φυσικός 10

Βασικά στοιχεία της Η/Μ θεωρίας

E

• Η αιτία δημιουργίας ενός Η/Μ κύματος είναι η επιταχυνόμενη κίνηση των ηλεκτρικών φορτίων.

• Το Η/Μ κύμα αποτελείται από ένα ηλεκτρικό πεδίο (έντασης ) και ένα μαγνητικό πεδίο (έντασης ) τα οποία συνυπάρχουν στο χώρο και είναι τοπικά και χρονικά μεταβαλλόμενα.

B

Μερκ. Παναγιωτόπουλος-Φυσικός 11

• Τα διανύσματα και είναι κάθετα μεταξύ τους και μάλιστα κάθετα προς την διεύθυνση διάδοσης του κύματος. Συνεπώς, είναι εγκάρσια.

E

B

(σε απόσταση από την πηγή)

Μερκ. Παναγιωτόπουλος-Φυσικός 12

• Σε μεγάλη απόσταση από την πηγή τα δύο πεδία είναι σε «φάση», ενώ κοντά στην πηγή έχουν διαφορά φάσης .

• Τα ΗΜ κύματα διαδίδονται στο κενό (και στον αέρα) με ταχύτητα c=3.108 m/s. Σε κάθε άλλο μέσο διαδίδονται με ταχύτητα μικρότερη αυτής.

2π

Μερκ. Παναγιωτόπουλος-Φυσικός 13

• Τα Η/Μ κύματα υπακούουν στην αρχή της επαλληλίας.

• Κάθε στιγμή, το πηλίκο των μέτρων των εντάσεων του ηλεκτρικού και του μαγνητικού πεδίου είναι ίσο με την ταχύτητα του φωτός στο μέσο διάδοσης.

BE

c

Μερκ. Παναγιωτόπουλος-Φυσικός 14

Εξισώσεις Η/Μ κύματος

)λx

-Tt

ημ2π(EE max

)λx

-Tt

ημ2π(BB max

Ηλεκτρικό πεδίο:

Μαγνητικό πεδίο: