где υ=	1	− фазовая скорость электромагнитной волны. Под-
	εε0μμ0

ставим выражение (6.3.8) в (6.3.6) и получим модуль вектора плотности потока S энергии электромагнитной волны:

Векторы EG и HG	S = EH.	(6.3.9)
	взаимно перпендикулярны и образуют с направ-

лением распространенияG G волны правовинтовую систему. Поэтому на-

правление вектора E × H совпадает с направлением переноса энергии (направлением вектора фазовой скорости), а модуль этого вектора ра-

вен ЕН. Следовательно, вектор плотности потока электромагнитной
энергии можно представить как векторное произведение EG	и HG :
S = E ×HG.	(6.3.10)
Вектор SG называется вектором Умова − Пойнтинга.

6.4. Шкала электромагнитных волн.

Свойства электромагнитных волн сильно зависят от их частоты (или длины волны). Между диапазонами нет резких переходов, они иногда перекрываются, а границы между ними условны. Поскольку скорость распространения электромагнитного излучения в вакууме постоянна, то частота его колебаний однозначно связана с длиной волны

ввакууме.

Втаблице приведена классификация электромагнитных волн в зависимости от их частоты (длины волны).

	Виды	Диапазоны		Название
					Источники		Применение
	излучения	частот,	длин	групп частот
		Гц	волн, м
				Инфранизкие	Генераторы специ-		Радиовещание,
				Низкие	альных	конструк-	радиосвязь
					ций
				Промышленные	Большинство
	Низкочас-				электрических
		< 3 103	> 105		приборов и двига-
	тотные
	волны				телей;	генераторы
					переменного тока
				Звуковые	Звуковые генера-		Электроакусти-
					торы		ка (микрофо-
							ны), кино, ра-
							диовещание

79

Виды	Диапазоны			Название	Источники				Применение
излучения	частот,	длин		групп частот
	Гц	волн, м			Генераторы элек-
				Длинные					Телеграфия,
				Средние	трических			коле-	телевидение,
				Короткие	баний	различных			радиовещание,
				Метровые	конструкций				радиолокация,
Радио- и	3 103–			Дециметровые					исследование
		5	–4						свойств	веще-
микро-	3 1012	10 –10							ства (метровые
волны									и дециметровые
					Магнетронные,				волны)
				Сантиметровые					Радиолокация,
				Миллиметровые	клистронные гене-				радиоспектро-
				Переходные	раторы и мазеры				скопияирадио-
					Излучение нагре-				астрономия
Инфра-				Декамикронные					Инфракрасная
красное	12	–4	–	Микронные	тых тел (газораз-				спектроскопия,
излуче-	10 –	3 10			рядные		лампы		фотографиро-
ние	4,3 1014	7,8 10–7			и т. п.)				вание в темноте
									(в инфракрас-
					Излучение молекул				ных лучах)
Видимое	4,3 1014–	7,8 10–7–
				—	и атомов при теп-
излуче-	7,5 1014	4 10–7			ловых и электриче-
ние					скихвоздействиях
					Излучение			Солн-
Ультра-	14	–7		Ближние					Ультрафиоле-
фиолето-	7,5 10 –	4 10 –		Крайние	ца, ртутных			ламп	товая микроско-
вое излу-	1016	3 10–8			и др.				пия, медицина
чение					Рентгеновские труб-
				Ультрамягкие					Медицина, изу-
Рентге-	16	–8	–	Мягкие	ки и другие прибо-				чение вещества,
новские	10 –	3 10		Жесткие	ры, где происходит				дефектоскопия
	3 1018	10–10			торможение			элек-
лучи					тронов	с	энергией
					более105		эВ
					Взаимодействие				Гамма-дефек-
					элементарных				тоскопия,	изу-
Гамма-	3 1018–	10–10–		—	частиц, радиоактив-				чение свойств
лучи	3 1029	10–21			ный распад ядер,				вещества
					торможение			элек-
					тронов		энергией
					более 105		эВ

Видимый свет (видимое излучение) − это электромагнитные волны, лежащие в диапазоне длин от 780 нм (красный свет) до 400 нм (фиолетовый свет). Однако видимый свет по своей физической природе ничем не отличается от других электромагнитных волн. Поэтому термин «свет» применяют в более широком смысле. В частности, говоря о скорости света в вакууме с, под светом понимают не только видимое излучение, а фактически любые электромагнитные волны.

80

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ

ИРЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.Наркевич, И. И. Физика для ВТУЗов/ И. И. Наркевич, Э. И. Волмянский, С. И. Лобко. – Минск: Новое знание, 2004. – 680 с.

2.Наркевич, И. И. Физика для ВТУЗов: в 2 т. / И. И. Наркевич, Э. И. Волмянский, С. И. Лобко. – Минск: Вышэйшая школа, 1992– 1994. – 2 т.

3.Курс физики: учеб. пособие для ВТУЗов: в 3 т. / А. А. Детлаф

[и др.]. – М.: Высшая школа, 1987, 1989. – 3 т.

4.Детлаф, А. А. Курс физики: учеб. пособие для студентов ВТУЗов / А. А. Детлаф, Б. М. Яворский. – М.: Академия, 2007. – 720 с.

5.Савельев, И. В. Курс общей физики: в 3 т. / И. В. Савельев. –

М.: Наука, 1987. – 3 т.

6.Курс физики: учебник для вузов: в 2 т. / под ред. В. Н. Лозовского. – СПб.: Лань, 2000. – 2 т.

7.Трофимова, Т. И. Курс физики / Т. И. Трофимова. – М.: Выс-

шая школа, 1998. – 542 с.

8.Джанколи, Д. Физика: в2 т. / Д. Джанколи. – М.: Мир, 1989. – 2 т.

81

СОДЕРЖАНИЕ
Тема 1. Магнитное поле в вакууме ...................................................	3
Лекция № 1 .........................................................................................	3
1.1. Магнитное поле. Взаимодействие токов. Вектор маг-
нитной индукции ..............................................................	3
1.2. Закон Био − Савара – Лапласа .........................................	7
1.3. Расчет магнитных полей прямого проводника с током
бесконечной и конечной длины ......................................	7
Лекция № 2 .........................................................................................	10
1.4. Магнитное поле движущейся заряженной частицы .....	10
1.5. Циркуляция вектора магнитной индукции ....................	11
1.6. Магнитное поле тороида и соленоида ............................	14
1.7. Магнитный поток. Теорема Гаусса для магнитного поля
в интегральной и дифференциальной формах ..............	17
Тема 2. Действие магнитного поля на проводник с током и дви-
жущуюся заряженную частицу ..........................................................	19
Лекция № 3 .........................................................................................	19
2.1. Сила Ампера ......................................................................	19

2.2.Контур с током в магнитном поле. Магнитный момент контура с током. Механический момент, действующий

на контур с током в однородном магнитном поле ........	20
2.3. Работа перемещения проводника с током в магнитном
поле ....................................................................................	22
2.4. Сила Лоренца. Масс-спектрометрия ..............................	25
2.5. Эффект Холла ...................................................................	29
Тема 3. Явление электромагнитной индукции ..............................	32
Лекция № 4 .........................................................................................	32
3.1. Опыты Фарадея. Закон электромагнитной индукции.
Вихревое электрическое поле .........................................	32
3.2. Токи Фуко ..........................................................................	35
3.3. Явление самоиндукции. Индуктивность ........................	36
3.4. Энергия и объемная плотность энергии магнитного
поля ....................................................................................	37

3.5.Токи при включении и при выключении источника тока в электрической цепи (для самостоятельной

работы) ........................................................................

39

82

Тема 4. Магнитное поле в веществе .................................................	44
Лекция № 5 .........................................................................................	44

4.1.Атом в магнитном поле. Магнитные моменты электронов и атомов. Орбитальный и спиновой магнитные

моменты .............................................................................	44
4.2. Намагниченность. Магнитная восприимчивость и маг-
нитная проницаемость среды ..........................................	48
Лекция № 6 .........................................................................................	50
4.3. Типы магнетиков. Элементарная теория диа- и пара-
магнетизма ........................................................................	50
4.4. Ферромагнетики. Магнитный гистерезис.	Точка
Кюри ...........................................................................	55
4.5. Эффекты, наблюдаемые в ферромагнетиках и их при-
менение ..............................................................................	59
4.6. Условия для магнитного поля на границе раздела двух
изотропных сред (для самостоятельной работы) ..........	61
Тема 5. Электромагнитное поле ........................................................	64
Лекция № 7 .........................................................................................	64

5.1.Основы теории Максвелла для электромагнитного поля. Вихревое электрическое поле. Ток смещения. Сис-

тема уравнений Максвелла для электромагнитного по-
ля в интегральной форме .................................................	64

5.2.Полная система уравнений Максвелла для электромагнитного поля в дифференциальной форме. Материаль-

ные уравнения. Граничные условия ...............................	68
Тема 6. Электромагнитные волны ...................................................	72
Лекция № 8 .........................................................................................	72
6.1. Электромагнитные волны. Волновое уравнение ..........	72

6.2.Основные свойства электромагнитной волны. Уравнение электромагнитной волны. Фазовая скорость. Мо-

нохроматические волны ..................................................	74
6.3. Энергия электромагнитной волны. Вектор	Умова –
Пойнтига ...........................................................................	77
6.4. Шкала электромагнитных волн .......................................	79
Список использованной и рекомендуемой литературы ..............	81

83

Учебное издание

Бобрович Олег Георгиевич Тульев Валентин Валентинович

ФИЗИКА

В 5-ти частях Часть 3

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ

Тексты лекций

Редактор С. С. Белявская

Компьютерная верстка С. С. Белявская

Корректор С. С. Белявская

Издатель:

УО «Белорусский государственный технологический университет».

ЛИ № 02330/0549423 от 08.04.2009.

Ул. Свердлова, 13а, 220006, г. Минск.

84