Меню
Видеоучебник
Видеоучебник  /  Физика  /  Видеоуроки. Решение задач по физике. Электродинамика.  /  Электромагнитные волны. Энергия электромагнитной волны

Электромагнитные волны. Энергия электромагнитной волны

Урок 37. Видеоуроки. Решение задач по физике. Электродинамика.

Электромагнитные волны пронизывают всё пространство, окружающее нас, ведь даже свет – это электромагнитная волна. Сегодня вряд ли можно представить существование человечества без использования электромагнитных волн. Данный видеоурок будет посвящен решению элементарных задач на электромагнитные волны.

Конспект урока "Электромагнитные волны. Энергия электромагнитной волны"

«Без сомнения, все наши

знания начинаются с опыта».

Иммануил Кант

Задача 1. Интенсивность электромагнитной волны равна тридцать 30 мВт/м2. Какова плотность энергии электромагнитной волны?

ДАНО:

СИ

РЕШЕНИЕ

Интенсивность электромагнитной волны пропорциональна плотности энергии и скорости распространения волны

Ответ: 0,1 нДж/м3.

Задача 2. Электромагнитная волна с частотой 10 МГц переходит из вакуума в немагнитную среду, диэлектрическая проницаемость которой равна 5. Найдите, насколько уменьшится длина волны.

ДАНО:

СИ

РЕШЕНИЕ

Скорость распространения волны связана с её длиной соотношением

При переходе электромагнитной волны из одной среды в другую её частота не может измениться, но изменяется скорость распространения и, следовательно, изменяется длина волны

Применим формулу для электромагнитной волны для вакуума и немагнитной среды. В первом случае волна распространялась в вакууме, то есть, скорость её распространения была равна скорости света. Во втором случае, скорость распространения уменьшилась в некоторое число раз, которое определяется показателем преломления для данных двух сред.

Показатель преломления определяется по формуле

Тогда получаем

Изменение длины волны равно

Ответ: длина волны уменьшилась на 16,6 м.

Задача 3. Плотность потока излучения электромагнитной волны составляет 100 Вт/м2. Найдите плотность потока излучения после увеличения линейной частоты волны вдвое.

ДАНО:

РЕШЕНИЕ

Интенсивность излучения пропорциональна четвёртой степени циклической частоты

Циклическая частота связана с линейной по соотношению

Для упрощения решения, введём некий коэффициент пропорциональности k и, в соответствии с этим, запишем выражения для начальной и конечной интенсивности излучения

Тогда отношение плотностей потоков излучения

Из данного отношения следует, что искомая плотность потока излучения равна

Ответ: 1600 Вт/м2.

Задача 4. В колебательном контуре максимальная сила тока составляет 2 А, а максимальный заряд на конденсаторе равен 100 нКл. Найдите длину электромагнитной волны в вакууме, на которую может быть настроен данный контур.

ДАНО:

СИ

РЕШЕНИЕ

Циклическая частота в колебательном контуре рассчитывается по формуле

Максимальная электрическая энергия определяется по формуле

Максимальная магнитная энергия

Исходя из закона сохранения энергии, можно приравнять максимальную электрическую энергию к максимальной магнитной энергии

Преобразуем данное равенство

Циклическая частота рассчитывается по формуле

Запишем соотношение, связывающее скорость распространения волны с её длиной и частотой

Тогда длина волны равна

Ответ: 94,25 м.

Задача 5. Найдите наибольшую и наименьшую дальность обнаружения цели радиолокатором, работающим в импульсном режиме. Частота повторения импульсов равна 1900 Гц, а длительность импульса составляет 1 мкс.

ДАНО:

СИ

РЕШЕНИЕ

Время, за которое луч радиолокатора возвращается на полотно:

Время между последовательными излучениями импульсов не должно превышать время прохождения импульсом расстояния до цели:

Время прохождения импульсом расстояния до цели не должно быть меньше длительности импульса. В противном случае импульсы просто будут накладываться друг на друга, и никакой радиолокации не произойдёт.

Составим уравнения для максимального и минимального времени возвращения луча радиолокатора на полотно. Заметим, что время между последовательными излучениями импульсов – это есть период колебаний.

Ответ: lmax = 79 км; lmin = 150 м.

0
9894

Комментарии 0

Чтобы добавить комментарий зарегистрируйтесь или на сайт