Номер 6.66, страница 138 - гдз по физике 11 класс сборник задач Заболотский, Комиссаров

Колебания и волны. Глава 6. Волны. Электромагнитные волны - номер 6.66, страница 138.

Условие.

6.66. Передающий и приёмный вибраторы расположены взаимно перпендикулярно. Возникнут ли колебания в приёмном вибраторе? Почему?

Решение.

Возникнут ли колебания в приёмном вибраторе?

Нет, колебания в приёмном вибраторе не возникнут.

Почему?

Это явление объясняется поляризацией электромагнитных волн. Передающий вибратор, например, диполь Герца, излучает линейно поляризованную поперечную электромагнитную волну. В такой волне вектор напряженности электрического поля $\vec{E}$ колеблется в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны, и его направление всегда параллельно оси самого передающего вибратора.

Приёмный вибратор (антенна) работает по принципу электромагнитного резонанса: в нём возникают вынужденные колебания свободных электронов (переменный ток) под действием электрического поля $\vec{E}$ падающей волны. Чтобы вызвать ток, необходимо, чтобы на свободные заряды в проводнике действовала сила, имеющая составляющую, направленную вдоль проводника. Эта сила определяется выражением $\vec{F} = q\vec{E}$, где $\text{q}$ — заряд электрона.

Поскольку по условию приёмный вибратор расположен перпендикулярно передающему, его ось также оказывается перпендикулярной вектору напряженности электрического поля $\vec{E}$ излученной волны. Угол между вектором $\vec{E}$ и осью приёмного вибратора составляет $90^\circ$. Проекция вектора $\vec{E}$ на ось приёмного вибратора равна нулю:

$E_{проeкция} = E \cdot \cos(90^\circ) = 0$

Так как составляющая электрического поля вдоль приёмного вибратора равна нулю, электрическая сила не может вызвать упорядоченное движение зарядов вдоль него. Следовательно, вынужденные колебания тока в приёмном вибраторе не возникнут.

Ответ: Колебания в приёмном вибраторе не возникнут. Причина в том, что передающий вибратор создает линейно поляризованную электромагнитную волну, в которой вектор напряженности электрического поля $\vec{E}$ колеблется параллельно этому вибратору. Поскольку приёмный вибратор расположен перпендикулярно передающему, он оказывается перпендикулярным и вектору $\vec{E}$. В результате проекция вектора $\vec{E}$ на ось приёмного вибратора равна нулю, и электрическое поле волны не может возбудить в нем колебания тока.