Номер 4, страница 88 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

4. При каком условии возникает электромагнитная волна?

4. Электромагнитная волна возникает в результате ускоренного движения электрических зарядов. Рассмотрим этот процесс подробнее.

Согласно теории электромагнитного поля, обобщенной в уравнениях Максвелла, источником электромагнитных волн являются заряженные частицы, движущиеся с ускорением. В отличие от неподвижного заряда, который создает только статическое электрическое поле, или заряда, движущегося равномерно и прямолинейно (постоянный ток), который создает постоянные электрическое и магнитное поля, только ускоренное движение способно породить волну.

Механизм возникновения волны можно описать следующим образом:

1. Ускоренно движущийся электрический заряд создает в окружающем пространстве переменное электрическое поле ($\text{E}$). Вектор напряженности этого поля изменяется со временем и в пространстве.

2. Согласно одному из уравнений Максвелла (обобщенному закону Ампера), любое изменение электрического поля во времени ($\frac{\partial E}{\partial t}$) порождает вихревое магнитное поле ($\text{B}$). Это означает, что переменное электрическое поле становится источником переменного магнитного поля.

3. В свою очередь, согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, любое изменение магнитного поля во времени ($\frac{\partial B}{\partial t}$) порождает вихревое электрическое поле ($\text{E}$).

4. Этот процесс взаимного порождения переменными электрическими и магнитными полями друг друга становится самоподдерживающимся. Возникает единое электромагнитное поле, которое распространяется в пространстве в виде волны. В этой волне векторы напряженности электрического поля ($\text{E}$) и индукции магнитного поля ($\text{B}$) колеблются перпендикулярно друг другу и перпендикулярно направлению распространения волны.

Таким образом, главным и единственным условием для излучения электромагнитной волны является наличие ускорения у электрического заряда ($a \neq 0$).

Примерами такого движения являются:

• Колебательное движение электронов в антенне радиопередатчика.

• Движение электронов по круговой орбите в ускорителе (синхротронное излучение).

• Переход электрона в атоме с одного энергетического уровня на другой, более низкий.

• Хаотическое тепловое движение ионов и электронов в любом нагретом теле (тепловое излучение).

Ответ: Электромагнитная волна возникает при ускоренном движении электрических зарядов.