Maagizo
Chukua betri mbili na uziunganishe na mkanda wa umeme. Unganisha betri ili mwisho wao ni tofauti, yaani, pamoja ni kinyume na minus na kinyume chake. Tumia klipu za karatasi kuambatanisha waya hadi mwisho wa kila betri. Ifuatayo, weka moja ya sehemu za karatasi juu ya betri. Ikiwa karatasi ya karatasi haifiki katikati ya kila kipande cha karatasi, inaweza kuhitaji kukunjwa kwa urefu sahihi. Salama muundo na mkanda. Hakikisha kwamba ncha za waya ziko wazi na ukingo wa karatasi hufikia katikati ya kila betri. Unganisha betri kutoka juu, fanya vivyo hivyo kwa upande mwingine.
Chukua waya wa shaba. Acha takriban sentimita 15 za waya moja kwa moja, na kisha anza kuifunga kwenye kikombe cha glasi. Fanya takriban zamu 10. Acha sentimita nyingine 15 moja kwa moja. Unganisha moja ya waya kutoka kwa usambazaji wa umeme hadi moja ya ncha za bure za coil ya shaba inayosababisha. Hakikisha waya zimeunganishwa vizuri kwa kila mmoja. Wakati wa kuunganishwa, mzunguko hutoa magnetic shamba. Unganisha waya nyingine ya umeme kwenye waya wa shaba.
Wakati sasa inapita kupitia coil, coil iliyowekwa ndani itakuwa magnetized. Klipu za karatasi zitashikana, na sehemu za kijiko au uma au bisibisi zitatiwa sumaku na kuvutia vitu vingine vya chuma huku mkondo ukitumika kwenye koili.
Kumbuka
Coil inaweza kuwa moto. Hakikisha kuwa hakuna vitu vinavyoweza kuwaka karibu na kuwa mwangalifu usichome ngozi yako.
Ushauri wa manufaa
Metali yenye sumaku kwa urahisi zaidi ni chuma. Wakati wa kuangalia shamba, usichague alumini au shaba.
Ili kutengeneza uwanja wa sumakuumeme, unahitaji kufanya chanzo chake kung'aa. Wakati huo huo, ni lazima kuzalisha mchanganyiko wa mashamba mawili, umeme na magnetic, ambayo inaweza kueneza katika nafasi, kuzalisha kila mmoja. Sehemu ya sumakuumeme inaweza kueneza angani kwa namna ya wimbi la sumakuumeme.
Utahitaji
- - waya ya maboksi;
- - msumari;
- - conductors mbili;
- - Ruhmkorff coil.
Maagizo
Kuchukua waya wa maboksi na upinzani mdogo, shaba ni bora. Upepo juu ya msingi wa chuma; msumari wa kawaida wa urefu wa 100 mm (mita za mraba mia moja) utafanya. Unganisha waya kwenye chanzo cha nishati; betri ya kawaida itafanya. Umeme utatokea shamba, ambayo itazalisha mkondo wa umeme ndani yake.
Mwendo unaoelekezwa wa chaji (umeme wa sasa) nao utatoa sumaku shamba, ambayo itajilimbikizwa kwenye msingi wa chuma, na jeraha la waya karibu nayo. Msingi hubadilisha na kuvutia ferromagnets (nickel, cobalt, nk). matokeo shamba inaweza kuitwa sumakuumeme, tangu umeme shamba sumaku.
Ili kupata uwanja wa sumakuumeme wa classical, inahitajika kuwa umeme na sumaku shamba ilibadilika kwa muda, kisha umeme shamba itazalisha sumaku na kinyume chake. Ili kufanya hivyo, malipo ya kusonga yanahitaji kuharakishwa. Njia rahisi zaidi ya kufanya hivyo ni kuwafanya kusita. Kwa hiyo, ili kupata shamba la umeme, inatosha kuchukua kondakta na kuziba kwenye mtandao wa kawaida wa kaya. Lakini itakuwa ndogo sana kwamba haitawezekana kuipima kwa vyombo.
Ili kupata uga wa sumaku wenye nguvu za kutosha, tengeneza kitetemeshi cha Hertz. Ili kufanya hivyo, chukua waendeshaji wawili sawa sawa na ushikamishe ili pengo kati yao ni 7 mm. Hii itakuwa mzunguko wa oscillatory wazi, na uwezo mdogo wa umeme. Unganisha kila kondakta kwa clamps za Ruhmkorff (inakuwezesha kupokea mapigo ya juu ya voltage). Unganisha mzunguko kwenye betri. Utoaji utaanza kwenye pengo la cheche kati ya kondakta, na vibrator yenyewe itakuwa chanzo cha uwanja wa umeme.
Video kwenye mada
Kuanzishwa kwa teknolojia mpya na matumizi makubwa ya umeme kumesababisha kuibuka kwa uwanja wa sumakuumeme bandia, ambao mara nyingi huwa na athari mbaya kwa wanadamu na mazingira. Sehemu hizi za kimwili hutokea ambapo kuna malipo ya kusonga.
Asili ya uwanja wa sumakuumeme
Sehemu ya sumakuumeme ni aina maalum ya suala. Inatokea karibu na makondakta ambayo chaji za umeme husogea. Sehemu ya nguvu ina maeneo mawili ya kujitegemea - magnetic na umeme, ambayo haiwezi kuwepo kwa kutengwa kutoka kwa mtu mwingine. Wakati uwanja wa umeme unapotokea na kubadilika, kila wakati hutoa uwanja wa sumaku.
Mmoja wa wa kwanza kusoma asili ya nyanja zinazobadilishana katikati ya karne ya 19 alikuwa James Maxwell, ambaye anasifiwa kwa kuunda nadharia ya uwanja wa sumakuumeme. Mwanasayansi alionyesha kuwa malipo ya umeme yanayosonga na kuongeza kasi yanaunda uwanja wa umeme. Kuibadilisha hutoa uwanja wa nguvu za sumaku.
Chanzo cha uwanja wa sumaku unaobadilishana unaweza kuwa sumaku ikiwa imewekwa katika mwendo, pamoja na malipo ya umeme ambayo huzunguka au kusonga kwa kasi. Ikiwa malipo huenda kwa kasi ya mara kwa mara, basi sasa ya mara kwa mara inapita kupitia kondakta, ambayo ina sifa ya shamba la magnetic mara kwa mara. Kueneza katika nafasi, shamba la umeme huhamisha nishati, ambayo inategemea ukubwa wa sasa katika kondakta na mzunguko wa mawimbi yaliyotolewa.
Athari za uwanja wa sumakuumeme kwa wanadamu
Kiwango cha mionzi yote ya sumakuumeme inayoundwa na mifumo ya kiufundi iliyotengenezwa na mwanadamu ni ya juu mara nyingi kuliko mionzi ya asili ya sayari. Hii ni athari ya joto ambayo inaweza kusababisha overheating ya tishu za mwili na matokeo yasiyoweza kurekebishwa. Kwa mfano, matumizi ya muda mrefu ya simu ya mkononi, ambayo ni chanzo cha mionzi, inaweza kusababisha ongezeko la joto la ubongo na lens ya jicho.
Mashamba ya umeme yanayotokana wakati wa kutumia vifaa vya nyumbani inaweza kusababisha kuonekana kwa tumors mbaya. Hii inatumika hasa kwa miili ya watoto. Uwepo wa muda mrefu wa mtu karibu na chanzo cha mawimbi ya umeme hupunguza ufanisi wa mfumo wa kinga na husababisha magonjwa ya moyo na mishipa.
Bila shaka, haiwezekani kuacha kabisa matumizi ya njia za kiufundi ambazo ni chanzo cha mashamba ya umeme. Lakini unaweza kutumia hatua rahisi za kuzuia, kwa mfano, tumia simu yako tu na vifaa vya kichwa, na usiondoke kamba za vifaa kwenye maduka ya umeme baada ya kutumia vifaa. Katika maisha ya kila siku, inashauriwa kutumia kamba za upanuzi na nyaya ambazo zina kinga ya kinga.
Shmelev V.E., Sbitnev S.A.
"MISINGI YA NADHARIA YA UHANDISI WA UMEME"
"NADHARIA YA UWANJA WA ELECTROMAGNETIC"
Sura ya 1. Dhana za kimsingi za nadharia ya uwanja wa sumakuumeme
§ 1.1. Ufafanuzi wa uwanja wa sumakuumeme na wingi wake wa kimwili.
Vifaa vya hisabati vya nadharia ya uwanja wa sumakuumeme
Uwanja wa sumakuumeme(EMF) ni aina ya jambo ambalo hutumia nguvu kwenye chembe zilizochajiwa na huamuliwa katika sehemu zote na jozi mbili za wingi wa vekta ambazo zina sifa ya pande zake mbili - sehemu za umeme na sumaku.
Uwanja wa umeme- hii ni sehemu ya EMF, ambayo ina sifa ya athari kwenye chembe ya kushtakiwa kwa umeme na nguvu sawia na malipo ya chembe na kujitegemea kasi yake.
Uga wa sumaku ni sehemu ya EMF, ambayo ina sifa ya athari kwenye chembe inayosonga na nguvu sawia na malipo ya chembe na kasi yake.
Sifa za kimsingi na mbinu za kuhesabu EMF zilizosomwa wakati wa misingi ya kinadharia ya uhandisi wa umeme zinahusisha utafiti wa ubora na upimaji wa EMF unaopatikana katika vifaa vya umeme, vya elektroniki na vya matibabu. Kwa kusudi hili, equations ya electrodynamics katika fomu muhimu na tofauti zinafaa zaidi.
Kifaa cha hisabati cha nadharia ya uga wa sumakuumeme (TEMF) kinatokana na nadharia ya uwanja wa scalar, uchanganuzi wa vekta na tensor, pamoja na kalkulasi tofauti na muhimu.
Maswali ya kudhibiti
1. Sehemu ya sumakuumeme ni nini?
2. Ni nini kinachoitwa mashamba ya umeme na magnetic?
3. Kifaa cha hisabati cha nadharia ya uwanja wa sumakuumeme kinatokana na nini?
§ 1.2. Kiasi cha kimwili kinachoashiria EMF
Vekta ya nguvu ya uwanja wa umeme kwa uhakika Q ni vekta ya nguvu inayofanya kazi kwenye chembe tuliyo na chaji ya umeme iliyowekwa kwenye uhakika Q, ikiwa chembe hii ina chaji chanya ya chaji.
Kulingana na ufafanuzi huu, nguvu ya umeme inayofanya kazi kwa malipo ya uhakika q ni sawa na:
Wapi E kipimo katika V/m.
Sehemu ya sumaku ina sifa vector ya induction magnetic. Uingizaji wa sumaku katika sehemu fulani ya uchunguzi Q ni wingi wa vekta ambayo moduli yake ni sawa na nguvu ya sumaku inayofanya kazi kwenye chembe iliyochajiwa iliyoko kwenye uhakika. Q, kuwa na chaji ya kitengo na kusonga kwa kasi ya kitengo, na vekta za nguvu, kasi, induction ya sumaku, pamoja na chaji ya chembe inakidhi hali hiyo.
.
Nguvu ya sumaku inayofanya kazi kwenye kondakta iliyokolea inayobeba mkondo inaweza kuamuliwa na fomula
.
Kondakta moja kwa moja, ikiwa iko kwenye uwanja wa sare, inafanywa na nguvu zifuatazo za magnetic
.
Katika fomula zote za hivi karibuni B - induction magnetic, ambayo ni kipimo katika teslas (T).
1 T ni induction ya sumaku ambayo nguvu ya sumaku sawa na 1 N hufanya juu ya kondakta moja kwa moja na mkondo wa 1A, ikiwa mistari ya induction ya sumaku inaelekezwa kwa kondakta na sasa, na ikiwa urefu wa kondakta ni. 1 m.
Mbali na nguvu ya uwanja wa umeme na induction ya sumaku, idadi ifuatayo ya vekta inazingatiwa katika nadharia ya uwanja wa sumakuumeme:
1) uingizaji wa umeme D (uhamisho wa umeme), ambao hupimwa kwa C/m 2,
Vekta za EMF ni kazi za nafasi na wakati:
Wapi Q- hatua ya uchunguzi, t- wakati wa wakati.
Ikiwa hatua ya uchunguzi Q iko katika ombwe, basi mahusiano yafuatayo yanashikilia kati ya jozi zinazolingana za wingi wa vekta
ambapo ni mara kwa mara ya dielectric ya utupu (msingi wa umeme mara kwa mara), =8.85419 * 10 -12;
Upenyezaji kamili wa sumaku ya utupu (mara kwa mara ya msingi ya sumaku); = 4π*10 -7 .
Maswali ya kudhibiti
1. Nguvu ya uwanja wa umeme ni nini?
2. Uingizaji wa sumaku unaitwaje?
3. Je, ni nguvu gani ya sumaku inayofanya kazi kwenye chembe iliyochajiwa inayosonga?
4. Ni nguvu gani ya sumaku inayofanya kazi kwa kondakta anayebeba sasa?
5. Ni kiasi gani cha vector kinachojulikana na shamba la umeme?
6. Ni kiasi gani cha vector kinachojulikana na shamba la magnetic?
§ 1.3. Vyanzo vya uwanja wa sumakuumeme
Vyanzo vya EMF ni malipo ya umeme, dipoles ya umeme, malipo ya umeme ya kusonga, mikondo ya umeme, dipoles magnetic.
Dhana za malipo ya umeme na sasa ya umeme hutolewa katika kozi ya fizikia. Mikondo ya umeme ni ya aina tatu:
1. Mikondo ya uendeshaji.
2. Mikondo ya uhamisho.
3. Mikondo ya uhamisho.
Uendeshaji wa sasa- kasi ya kifungu cha malipo ya kusonga ya mwili unaoendesha umeme kupitia uso fulani.
Upendeleo wa sasa- kiwango cha mabadiliko ya mtiririko wa vector ya uhamisho wa umeme kupitia uso fulani.
.
Uhamisho wa sasa yenye sifa ya usemi ufuatao
Wapi v - kasi ya uhamisho wa miili kupitia uso S; n - vector ya kitengo cha kawaida kwa uso; - wiani wa malipo ya mstari wa miili inayoruka kupitia uso kwa mwelekeo wa kawaida; ρ - wiani wa kiasi cha malipo ya umeme; ρ v - kuhamisha wiani wa sasa.
Dipole ya umeme inayoitwa jozi ya malipo ya uhakika + q Na - q, iko kwa mbali l kutoka kwa kila mmoja (Mchoro 1).
Pointi ya dipole ya umeme inaonyeshwa na vekta ya wakati wa dipole ya umeme:
Pole ya sumaku inayoitwa mzunguko wa gorofa na sasa ya umeme I. Dipole ya sumaku ina sifa ya vector ya wakati wa dipole ya sumaku
Wapi S - vekta ya eneo la uso wa gorofa uliowekwa juu ya mzunguko wa kubeba sasa. Vekta S kuelekezwa perpendicular kwa uso huu gorofa, na, wakati kutazamwa kutoka mwisho wa vector S , kisha harakati kando ya contour katika mwelekeo unaofanana na mwelekeo wa sasa utatokea kinyume cha saa. Hii ina maana kwamba mwelekeo wa vector ya dipole magnetic moment ni kuhusiana na mwelekeo wa sasa kulingana na utawala wa screw mkono wa kulia.
Atomi na molekuli za suala ni dipole za umeme na sumaku, kwa hivyo kila nukta ya aina ya nyenzo katika EMF inaweza kuonyeshwa na msongamano wa sauti wa wakati wa umeme na sumaku:
P - mgawanyiko wa umeme wa dutu hii:
M - magnetization ya dutu:
Ugawanyiko wa umeme wa jambo ni wingi wa vekta sawa na wiani wa ujazo wa dipole ya umeme katika hatua fulani ya mwili halisi.
Usumaku wa dutu ni wingi wa vekta sawa na msongamano wa ujazo wa dipole ya sumaku katika hatua fulani ya nyenzo.
Upendeleo wa umeme ni idadi ya vekta, ambayo kwa sehemu yoyote ya uchunguzi, bila kujali ikiwa iko katika utupu au katika suala, imedhamiriwa kutoka kwa uhusiano:
(kwa utupu au dutu),
(kwa utupu tu).
Nguvu ya uwanja wa sumaku- Kiasi cha vekta, ambayo kwa hatua yoyote ya uchunguzi, bila kujali iko katika utupu au katika dutu, imedhamiriwa kutoka kwa uhusiano:
,
ambapo nguvu ya shamba la sumaku hupimwa kwa A/m.
Mbali na ubaguzi na sumaku, kuna vyanzo vingine vya EMF vilivyosambazwa kwa kiasi kikubwa:
- wiani wa malipo ya volumetric ; ,
ambapo wiani wa malipo ya volumetric hupimwa katika C/m3;
- vector ya wiani wa umeme wa sasa, ambayo sehemu yake ya kawaida ni sawa na
Kwa ujumla zaidi, sasa inapita kwenye uso wazi S, ni sawa na mtiririko wa sasa wa vekta ya msongamano kupitia uso huu:
ambapo vekta ya msongamano wa sasa wa umeme hupimwa kwa A/m 2.
Maswali ya kudhibiti
1. Vyanzo vya uwanja wa sumakuumeme ni nini?
2. Uendeshaji wa sasa ni nini?
3. Upendeleo wa sasa ni nini?
4. Uhamisho wa sasa ni nini?
5. Ni nini dipole ya umeme na wakati wa dipole ya umeme?
6. Je, dipole ya magnetic na dipole ya magnetic ni nini?
7. Ni nini kinachoitwa polarization ya umeme na magnetization ya dutu?
8. Ni nini kinachoitwa uhamisho wa umeme?
9. Nguvu ya sumaku inaitwaje?
10. Je, ni wiani wa volumetric wa malipo ya umeme na wiani wa sasa?
Mfano wa Maombi ya MATLAB
Kazi.
Imetolewa: Mzunguko na mkondo wa umeme I katika nafasi inawakilisha mzunguko wa pembetatu, kuratibu za Cartesian za wima ambazo zimepewa: x 1 , x 2 , x 3 , y 1 , y 2 , y 3 , z 1 , z 2 , z 3. Hapa usajili ni nambari za wima. Vipeo vinahesabiwa kwa mwelekeo wa mtiririko wa sasa wa umeme.
Inahitajika tunga kitendakazi cha MATLAB ambacho hukokotoa vekta ya wakati wa sumaku ya dipole ya kitanzi. Wakati wa kuandaa m-faili, inaweza kuzingatiwa kuwa kuratibu za anga hupimwa kwa mita, na sasa katika amperes. Shirika la kiholela la vigezo vya pembejeo na pato linaruhusiwa.
Suluhisho
% m_dip_moment - hesabu ya muda wa sumaku ya dipole ya mzunguko wa pembetatu na mkondo wa sasa katika nafasi
% pm = m_dip_moment(tok,nodi)
% VIGEZO VINGIZWA
% tok - sasa katika mzunguko;
% nodi ni matrix ya mraba ya fomu ".", kila safu ambayo ina kuratibu za vertex inayolingana.
% KIGEZO CHA PATO
% pm ni safu mlalo ya vijenzi vya Cartesian vya vekta ya sumaku ya dipole.
kazi pm = m_dip_moment(tok,nodi);
pm=tok*)]) det()]) det()])]/2;
% Katika taarifa ya mwisho, vekta ya eneo la pembetatu inazidishwa na mkondo
>> nodi=10*randi(3)
9.5013 4.8598 4.5647
2.3114 8.913 0.18504
6.0684 7.621 8.2141
>> pm=m_dip_moment(1,nodi)
13.442 20.637 -2.9692
Katika kesi hii ilifanya kazi P M = (13.442* 1 x + 20.637*1 y - 2.9692*1 z) A*m 2 ikiwa sasa katika mzunguko ni 1 A.
§ 1.4. Waendeshaji tofauti za anga katika nadharia ya uwanja wa sumakuumeme
Gradient uwanja wa scalar Φ( Q) = Φ( x, y, z) ni uwanja wa vekta unaofafanuliwa na formula:
,
Wapi V 1 - eneo lenye uhakika Q; S 1 - uso uliofungwa unaofunga eneo hilo V 1 , Q 1 - hatua ya mali ya uso S 1; δ - umbali mkubwa kutoka kwa uhakika Q kwa pointi juu ya uso S 1 (kiwango cha juu | Q Q 1 |).
Tofauti shamba la vekta F (Q)=F (x, y, z) inaitwa uwanja wa scalar, unaofafanuliwa na formula:
Rota(vortex) uwanja wa vekta F (Q)=F (x, y, z) ni uwanja wa vekta unaofafanuliwa na formula:
kuoza F
= 
Opereta wa Nabla ni opereta tofauti ya vekta, ambayo katika kuratibu za Cartesian inafafanuliwa na fomula:
Wacha tuwakilishe grad, div na kuoza kupitia opereta wa nabla:
Wacha tuandike waendeshaji hawa katika kuratibu za Cartesian:
; 
;
Opereta ya Laplace katika kuratibu za Cartesian inafafanuliwa na fomula:
Waendeshaji tofauti wa agizo la pili:
Nadharia muhimu
Nadharia ya gradient 
;
Nadharia ya tofauti 
Nadharia ya rotor 
Katika nadharia ya EMF, moja zaidi ya nadharia muhimu pia hutumiwa:
.
Maswali ya kudhibiti
1. Ni nini kinachoitwa gradient ya shamba la scalar?
2. Ni nini kinachoitwa tofauti ya shamba la vector?
3. Ni nini kinachoitwa curl ya shamba la vector?
4. Opereta ya nabla ni nini na waendeshaji tofauti wa mpangilio wa kwanza wanaonyeshwaje kupitia hiyo?
5. Ni nadharia gani muhimu ni za kweli kwa uwanja wa scalar na vekta?
Mfano wa Maombi ya MATLAB
Kazi.
Imetolewa: Katika kiasi cha tetrahedron, mashamba ya scalar na vector hubadilika kulingana na sheria ya mstari. Kuratibu za wima za tetrahedron zimeainishwa na matrix ya fomu [ x 1 , y 1 , z 1 ; x 2 , y 2 , z 2 ; x 3 , y 3 , z 3 ; x 4 , y 4 , z 4]. Maadili ya uwanja wa scalar kwenye wima yanatajwa na tumbo [Ф 1 ; F 2; F 3; F 4]. Vipengee vya Cartesian vya uga wa vekta kwenye vipeo vimebainishwa na matrix [ F 1 x, F 1y, F 1z; F 2x, F 2y, F 2z; F 3x, F 3y, F 3z; F 4x, F 4y, F 4z].
Bainisha kwa kiasi cha tetrahedron, gradient ya shamba la scalar, pamoja na tofauti na curl ya shamba la vector. Andika kitendakazi cha MATLAB kwa hili.
Suluhisho. Chini ni maandishi ya m-function.
% grad_div_rot - Kokotoa upinde rangi, tofauti na rota... kwa kiasi cha tetrahedron
% =grad_div_rot(nodi, scalar,vekta)
% VIGEZO VINGIZWA
% nodi - matrix ya kuratibu za wima za tetrahedron:
% safu zinahusiana na wima, nguzo - kuratibu;
% scalar - safu ya safu ya maadili ya uwanja kwenye wima;
% vekta - matrix ya sehemu za uwanja wa vekta kwenye wima:
% VIGEZO VYA PATO
% grad - safu ya safu ya vipengele vya Cartesian ya gradient ya shamba la scalar;
% div - thamani ya tofauti ya shamba la vector kwa kiasi cha tetrahedron;
% rot ni safu mlalo ya vipengele vya Cartesian ya rota ya shamba la vekta.
% Katika mahesabu inadhaniwa kuwa katika kiasi cha tetrahedron
% vekta na sehemu za scalar hutofautiana katika nafasi kulingana na sheria ya mstari.
kazi =grad_div_rot(nodi,scalar,vekta);
a=inv(); % Matrix ya mgawo wa ukalimani wa mstari
grad=(a(2:mwisho,:)*kadiria)."; % Vipengee vya gradient ya uga wa scalar
div=*vekta(:); % Tofauti ya uwanja wa Vekta
rot=jumla(msalaba(a(2:mwisho,:),vekta."),2).";
Mfano wa kuendesha kazi ya m iliyotengenezwa:
>> nodi=10*randi(4,3)
3.5287 2.0277 1.9881
8.1317 1.9872 0.15274
0.098613 6.0379 7.4679
1.3889 2.7219 4.451
>> kadiri=randi(4,1)
>> vekta=randi(4,3)
0.52515 0.01964 0.50281
0.20265 0.68128 0.70947
0.67214 0.37948 0.42889
0.83812 0.8318 0.30462
>> =grad_div_rot(nodi,scalar,vekta)
0.16983 -0.03922 -0.17125
0.91808 0.20057 0.78844
Ikiwa tunadhania kuwa kuratibu za anga hupimwa kwa mita, na uwanja wa vekta na scalar hauna kipimo, basi katika mfano huu tunapata:
daraja Ф = (-0.16983* 1 x - 0.03922*1 y - 0.17125*1 z m -1 ;
div F = -1.0112 m -1;
kuoza F = (-0.91808*1 x + 0.20057*1 y + 0.78844*1 z) m -1 .
§ 1.5. Sheria za msingi za nadharia ya uwanja wa sumakuumeme
Milinganyo ya EMF katika fomu muhimu
Jumla ya sheria ya sasa:
au 
Mzunguko wa vekta ya nguvu ya uga wa sumaku kando ya kontua l sawa na jumla ya sasa ya umeme inayopita kwenye uso S, aliweka juu ya contour l, ikiwa mwelekeo wa sasa huunda mfumo wa kulia na mwelekeo wa kupitisha mzunguko.
Sheria ya induction ya sumakuumeme:
,
Wapi E c ni nguvu ya uwanja wa nje wa umeme.
Uingizaji wa umeme wa EMF e na katika mzunguko l sawa na kiwango cha mabadiliko ya flux magnetic kupitia uso S, aliweka juu ya contour l, na mwelekeo wa kiwango cha mabadiliko ya fomu za magnetic flux na mwelekeo e na mfumo wa screw wa mkono wa kushoto.
Nadharia ya Gauss katika fomu muhimu:
Vekta ya uhamishaji umeme inapita kupitia uso uliofungwa S sawa na jumla ya malipo ya bure ya umeme kwa kiasi kilichopunguzwa na uso S.
Sheria ya mwendelezo wa mistari ya induction ya sumaku:
Fluji ya sumaku kupitia uso wowote uliofungwa ni sifuri.
Utumiaji wa moja kwa moja wa milinganyo katika fomu muhimu huwezesha kukokotoa sehemu rahisi zaidi za sumakuumeme. Ili kuhesabu mashamba ya sumakuumeme ya maumbo magumu zaidi, equations katika fomu tofauti hutumiwa. Milinganyo hii inaitwa milinganyo ya Maxwell.
Milinganyo ya Maxwell kwa vyombo vya habari vya stationary
Milinganyo hii hufuata moja kwa moja kutoka kwa milinganyo inayolingana katika umbo muhimu na kutoka kwa ufafanuzi wa hisabati wa waendeshaji tofauti za anga.
Jumla ya sheria ya sasa katika muundo tofauti:
,
Jumla ya msongamano wa sasa wa umeme,
Msongamano wa mkondo wa umeme wa nje,
Uendeshaji wiani wa sasa,
Msongamano wa sasa wa upendeleo:,
Uhamisho wa msongamano wa sasa:.
Hii ina maana kwamba sasa umeme ni chanzo cha vortex cha shamba la vector ya nguvu ya shamba la magnetic.
Sheria ya induction ya sumakuumeme katika fomu tofauti:
Hii inamaanisha kuwa uwanja wa sumaku unaobadilishana ni chanzo cha vortex kwa usambazaji wa anga wa vekta ya nguvu ya uwanja wa umeme.
Equation ya mwendelezo wa mistari ya induction ya sumaku:
Hii ina maana kwamba shamba la vector ya induction magnetic haina vyanzo, i.e. Hakuna chaji za sumaku (monopoles za sumaku) katika asili.
Nadharia ya Gauss katika fomu tofauti:
Hii ina maana kwamba vyanzo vya uwanja wa vector wa uhamisho wa umeme ni malipo ya umeme.
Ili kuhakikisha upekee wa suluhisho la shida ya uchambuzi wa EMF, inahitajika kuongeza hesabu za Maxwell na hesabu za viunganisho vya nyenzo kati ya vekta. E Na D , na B Na H .
Uhusiano kati ya vectors ya shamba na mali ya umeme ya kati
Inajulikana kuwa
| (1) |
Dielectrics zote ni polarized chini ya ushawishi wa shamba la umeme. Sumaku zote zina sumaku chini ya ushawishi wa uwanja wa sumaku. Sifa za dielectri tuli za dutu zinaweza kuelezewa kabisa na utegemezi wa kazi wa vekta ya polarization P kutoka kwa vector ya nguvu ya shamba la umeme E (P =P (E )). Mali ya sumaku ya tuli ya dutu inaweza kuelezewa kabisa na utegemezi wa kazi wa vector ya magnetization M kutoka kwa vector ya nguvu ya shamba la magnetic H (M =M (H )). Katika hali ya jumla, utegemezi huo ni utata (hysteretic) katika asili. Hii ina maana kwamba polarization au magnetization vector katika uhakika Q imedhamiriwa sio tu na thamani ya vector E au H katika hatua hii, lakini pia historia ya mabadiliko katika vector E au H katika hatua hii. Ni vigumu sana kusoma kwa majaribio na kuiga vitegemezi hivi. Kwa hiyo, katika mazoezi mara nyingi hufikiriwa kuwa vectors P Na E , na M Na H ni collinear, na sifa za umeme za dutu fulani zinaelezewa na kazi za scalar hysteresis (| P |=|P |(|E |), |M |=|M |(|H |). Ikiwa sifa za hysteresis za kazi zilizo hapo juu zinaweza kupuuzwa, basi sifa za umeme zinaelezewa na kazi zisizo na utata. P=P(E), M=M(H).
Mara nyingi, kazi hizi zinaweza kuchukuliwa kuwa mstari, i.e.
Kisha, kwa kuzingatia uhusiano (1), tunaweza kuandika zifuatazo
| , | (4) |
Ipasavyo, upenyezaji wa dielectric na sumaku wa dutu hii:
Safu kamili ya dielectri ya dutu:
Upenyezaji kamili wa sumaku wa dutu:
Mahusiano (2), (3), (4) yanabainisha sifa za dielectri na sumaku za dutu hii. Tabia za umeme za dutu zinaweza kuelezewa na sheria ya Ohm kwa fomu tofauti
iko wapi conductivity maalum ya umeme ya dutu hii, iliyopimwa katika S/m.
Katika hali ya jumla zaidi, uhusiano kati ya msongamano wa sasa wa upitishaji na vekta ya nguvu ya shamba la umeme ina tabia ya vector-hysteresis isiyo ya mstari.
Nishati ya uwanja wa sumakuumeme
Uzito wa nishati ya volumetric ya uwanja wa umeme ni sawa na
,
Wapi W e hupimwa kwa J/m 3.
Uzito wa nishati ya volumetric ya shamba la magnetic ni sawa na
,
Wapi W m inapimwa katika J/m 3.
Uzito wa nishati ya volumetric ya uwanja wa umeme ni sawa na
Katika kesi ya mali ya mstari wa umeme na magnetic ya suala, wiani wa nishati ya volumetric ya EMF ni sawa na
Usemi huu ni halali kwa maadili ya papo hapo ya nishati maalum na vekta za EMF.
Nguvu maalum za upotezaji wa joto kutoka kwa mikondo ya upitishaji
Msongamano wa nguvu wa vyanzo vya watu wengine
Maswali ya kudhibiti
1. Je, sheria ya jumla ya sasa imeundwaje katika hali ya jumla?
2. Je, sheria ya induction ya sumakuumeme imeundwaje katika umbo muhimu?
3. Je, nadharia ya Gauss na sheria ya mwendelezo wa flux ya sumaku imeundwaje katika umbo muhimu?
4. Je, jumla ya sheria ya sasa imetungwaje kwa namna tofauti?
5. Je, sheria ya induction ya sumakuumeme imeundwaje kwa namna tofauti?
6. Je, nadharia ya Gauss na sheria ya mwendelezo wa mistari ya induction ya sumaku imeundwaje katika fomu muhimu?
7. Ni uhusiano gani unaoelezea sifa za umeme za dutu?
8. Nishati ya uwanja wa sumakuumeme inaonyeshwaje kupitia idadi ya vekta inayoiamua?
9. Nguvu maalum ya hasara za joto na nguvu maalum ya vyanzo vya tatu imedhamiriwaje?
Mifano ya Maombi ya MATLAB
Tatizo 1.
Imetolewa: Ndani ya kiasi cha tetrahedron, uingizaji wa sumaku na usumaku wa dutu hubadilika kulingana na sheria ya mstari. Kuratibu za wima za tetrahedron hupewa, maadili ya vekta ya induction ya sumaku na sumaku ya dutu kwenye vipeo pia hupewa.
Kokotoa wiani wa sasa wa umeme katika kiasi cha tetrahedron, kwa kutumia m-kazi iliyokusanywa wakati wa kutatua tatizo katika aya iliyotangulia. Fanya hesabu katika dirisha la amri ya MATLAB, ukizingatia kuwa kuratibu za anga hupimwa kwa milimita, induction ya magnetic katika tesla, nguvu ya magnetic shamba na magnetization katika kA / m.
Suluhisho.
Wacha tuweke data ya awali katika umbizo linalolingana na m-function grad_div_rot:
>> nodi=5*randi(4,3)
0.94827 2.7084 4.3001
0.96716 0.75436 4.2683
3.4111 3.4895 2.9678
1.5138 1.8919 2.4828
>> B=randi(4.3)*2.6-1.3
1.0394 0.41659 0.088605
0.83624 -0.41088 0.59049
0.37677 -0.54671 -0.49585
0.82673 -0.4129 0.88009
>> mu0=4e-4*pi % upenyezaji sumaku kabisa wa utupu, µH/mm
>> M=randi(4,3)*1800-900
122.53 -99.216 822.32
233.26 350.22 40.663
364.93 218.36 684.26
83.828 530.68 -588.68
>> =grad_div_rot(nodi,ones(4,1),B/mu0-M)
0 -3.0358e-017 0
914.2 527.76 -340.67
Katika mfano huu, vekta ya jumla ya msongamano wa sasa katika kiasi kinachozingatiwa iligeuka kuwa sawa na (-914.2*) 1 x + 527.76*1 y - 340.67*1 z A/mm 2 . Kuamua moduli ya msongamano wa sasa, tunafanya operesheni ifuatayo:
>> cur_d=sqrt(cur_dens*cur_dens.")
Thamani iliyohesabiwa ya msongamano wa sasa haiwezi kupatikana katika mazingira yenye sumaku nyingi katika vifaa halisi vya kiufundi. Mfano huu ni elimu tu. Sasa hebu tuangalie usahihi wa kutaja usambazaji wa induction ya magnetic kwa kiasi cha tetrahedron. Ili kufanya hivyo, tunatoa taarifa ifuatayo:
>> =grad_div_rot(nodi,ones(4,1),B)
0 -3.0358e-017 0
0.38115 0.37114 -0.55567
Hapa tulipata thamani ya div B = -0.34415 T / mm, ambayo haiwezi kuwa kwa mujibu wa sheria ya kuendelea kwa mistari ya induction magnetic katika fomu tofauti. Inachofuata kutoka kwa hili kwamba usambazaji wa induction ya magnetic kwa kiasi cha tetrahedron imeelezwa vibaya.
Tatizo 2.
Hebu tetrahedron, kuratibu za wima ambazo hutolewa, iwe hewa (vitengo vya kipimo ni mita). Acha maadili ya vekta ya nguvu ya uwanja wa umeme kwenye wima itolewe (vitengo vya kipimo - kV/m).
Inahitajika kuhesabu wiani wa malipo ya volumetric ndani ya tetrahedron.
Suluhisho inaweza kufanywa vivyo hivyo:
>> nodi=3*randi(4,3)
2.9392 2.2119 0.59741
0.81434 0.40956 0.89617
0.75699 0.03527 1.9843
2.6272 2.6817 0.85323
>> eps0=8.854e-3% kabisa ya utupu wa dielectric ya utupu, nF/m
>> E=20*randi(4,3)
9.3845 8.4699 4.519
1.2956 10.31 11.596
19.767 6.679 15.207
11.656 8.6581 10.596
>> =grad_div_rot(nodi,ones(4,1),E*eps0)
0.076467 0.21709 -0.015323
Katika mfano huu, msongamano wa chaji ya ujazo ulikuwa sawa na 0.10685 µC/m 3.
§ 1.6. Masharti ya mipaka ya vekta za EMF.
Sheria ya uhifadhi wa malipo. Nadharia ya Umov-Poynting
au 
Hapa inaonyeshwa: H 1 - vector ya nguvu ya shamba la magnetic kwenye interface kati ya vyombo vya habari katika kati No 1; H 2 - sawa katika mazingira No 2; H 1t- sehemu ya tangential (tangent) ya vector ya nguvu ya shamba la magnetic kwenye interface kati ya vyombo vya habari katika nambari ya kati ya 1; H 2t- sawa katika mazingira No 2; E Vector 1 ya jumla ya nguvu ya shamba la umeme kwenye interface kati ya vyombo vya habari katika nambari ya kati ya 1; E 2 - sawa katika mazingira No 2; E 1 c - sehemu ya tatu ya vector ya nguvu ya shamba la umeme kwenye interface kati ya vyombo vya habari katika No 1 ya kati; E 2c - sawa katika mazingira No 2; E 1t- sehemu ya tangential ya vector ya nguvu ya shamba la umeme kwenye interface kati ya vyombo vya habari katika No 1 ya kati; E 2t- sawa katika mazingira No 2; E 1s t- sehemu ya tatu ya tangential ya vector ya nguvu ya shamba la umeme kwenye interface kati ya vyombo vya habari katika nambari ya kati ya 1; E 2t- sawa katika mazingira No 2; B 1 - vector ya induction magnetic katika interface kati ya vyombo vya habari katika kati No 1; B 2 - sawa katika mazingira No 2; B 1n- sehemu ya kawaida ya vector induction magnetic katika interface kati ya vyombo vya habari katika kati No 1; B 2n- sawa katika mazingira No 2; D 1 - vector ya uhamisho wa umeme kwenye interface kati ya vyombo vya habari katika No 1 ya kati; D 2 - sawa katika mazingira No 2; D 1n- sehemu ya kawaida ya vector ya uhamisho wa umeme kwenye interface kati ya vyombo vya habari katika No 1 ya kati; D 2n- sawa katika mazingira No 2; σ ni msongamano wa uso wa malipo ya umeme kwenye kiolesura, kipimo katika C/m2.
Sheria ya uhifadhi wa malipo
Ikiwa hakuna vyanzo vya sasa vya mtu wa tatu, basi
,
na katika hali ya jumla, yaani, vector ya jumla ya wiani wa sasa haina vyanzo, yaani, mistari ya jumla ya sasa imefungwa daima.
Nadharia ya Umov-PoyntingUzito wa nguvu ya volumetric inayotumiwa na hatua ya nyenzo katika EMF ni sawa na
Kwa mujibu wa kitambulisho (1)
Huu ni usawa wa usawa wa nguvu kwa kiasi V. Katika hali ya jumla, kwa mujibu wa usawa (3), nguvu ya sumakuumeme inayotokana na vyanzo ndani ya kiasi V, huenda kwa hasara za joto, kwa mkusanyiko wa nishati ya EMF na kwa mionzi kwenye nafasi inayozunguka kupitia uso uliofungwa ambao hupunguza kiasi hiki.
Kiunga katika muunganisho (2) kinaitwa Vekta ya Poynting:
,
Wapi P kipimo katika W/m2.
Vekta hii ni sawa na msongamano wa umeme wa sumaku-umeme katika sehemu fulani ya uchunguzi. Usawa (3) ni usemi wa kihisabati wa nadharia ya Umov-Poynting.
Nguvu ya sumakuumeme inayotolewa na eneo hilo V ndani ya nafasi inayozunguka ni sawa na mtiririko wa vekta ya Poynting kupitia uso uliofungwa S, kupunguza eneo V.
Maswali ya kudhibiti
1. Ni usemi gani huelezea hali ya mipaka ya vekta za uwanja wa sumakuumeme kwenye miingiliano kati ya midia?
2. Je, sheria ya uhifadhi wa malipo imeundwaje kwa namna tofauti?
3. Je, sheria ya uhifadhi wa malipo imeundwaje katika fomu muhimu?
4. Ni maneno gani yanaelezea hali ya mipaka ya msongamano wa sasa kwenye violesura?
5. Ni msongamano gani wa nguvu za ujazo unaotumiwa na sehemu ya nyenzo kwenye uwanja wa sumakuumeme?
6. Je, mlingano wa salio la nguvu za kielektroniki huandikwaje kwa kiasi fulani?
7. Vekta ya Poynting ni nini?
8. Je, nadharia ya Umov-Poynting imeundwaje?
Mfano wa Maombi ya MATLAB
Kazi.
Imetolewa: Kuna uso wa pembe tatu katika nafasi. Kuratibu za wima hutolewa. Thamani za vekta za nguvu za uwanja wa umeme na sumaku kwenye wima pia zimebainishwa. Sehemu ya tatu ya nguvu ya shamba la umeme ni sifuri.
Inahitajika hesabu nguvu ya sumakuumeme inayopita kwenye uso huu wa pembe tatu. Andika kitendakazi cha MATLAB kinachofanya hesabu hii. Wakati wa kuhesabu, fikiria kwamba vector chanya ya kawaida inaelekezwa kwa namna ambayo ikiwa inatazamwa kutoka mwisho wake, harakati katika kuongezeka kwa utaratibu wa nambari za vertex itatokea kinyume cha saa.
Suluhisho. Chini ni maandishi ya m-function.
% em_power_tri - hesabu ya nguvu ya sumakuumeme inayopita
% uso wa pembe tatu katika nafasi
% P=em_power_tri(nodi,E,H)
% VIGEZO VINGIZWA
% nodi ni matrix ya mraba ya fomu ",
% katika kila mstari ambao viwianishi vya vertex inayolingana vimeandikwa.
% E - matrix ya vipengele vya vekta ya nguvu ya uwanja wa umeme kwenye vipeo:
% safu mlalo zinalingana na vipeo, safu wima - Vipengee vya Cartesian.
% H - matrix ya vipengele vya vector ya nguvu ya shamba la magnetic kwenye vipeo.
% KIGEZO CHA PATO
% P - nguvu ya sumakuumeme inayopita kwenye pembetatu
◉ Wakati wa mahesabu inachukuliwa kuwa kwenye pembetatu
% vekta za nguvu za shamba hubadilika katika nafasi kulingana na sheria ya mstari.
kazi P=em_power_tri(nodi,E,H);
◉ Kokotoa vekta ya eneo mbili la pembetatu
S=)]) det()]) det()])];
P=jumla(msalaba(E,(wale(3,3)+jicho(3))*H,2))*S."/24;
Mfano wa kuendesha kazi ya m iliyotengenezwa:
>> nodi=2*randi(3,3)
0.90151 0.5462 0.4647
1.4318 0.50954 1.6097
1.7857 1.7312 1.8168
>> E=2*randi(3,3)
0.46379 0.15677 1.6877
0.47863 1.2816 0.3478
0.099509 0.38177 0.34159
>> H=2*randi(3,3)
1.9886 0.62843 1.1831
0.87958 0.73016 0.23949
0.6801 0.78648 0.076258
>> P=em_power_tri(nodi,E,H)
Ikiwa tunadhania kuwa kuratibu za anga hupimwa kwa mita, vector ya nguvu ya shamba la umeme iko katika volts kwa mita, na vector ya nguvu ya shamba la magnetic iko katika amperes kwa mita, basi katika mfano huu nguvu ya umeme inayopita kupitia pembetatu ni sawa na 0.18221 W. .
Sehemu ya sumakuumeme ni sehemu za umeme na sumaku zinazopishana zinazozalishana.
Nadharia ya uwanja wa sumakuumeme iliundwa na James Maxwell mnamo 1865.
Kinadharia alithibitisha kwamba:
mabadiliko yoyote katika uwanja wa sumaku baada ya muda husababisha mabadiliko ya uwanja wa umeme, na mabadiliko yoyote katika uwanja wa umeme kwa wakati husababisha mabadiliko ya uwanja wa sumaku.
Ikiwa malipo ya umeme yanaenda kwa kasi, basi uwanja wa umeme wanaounda hubadilika mara kwa mara na yenyewe hujenga uwanja wa magnetic unaobadilishana katika nafasi, nk.
Vyanzo vya uwanja wa sumakuumeme vinaweza kuwa:
- sumaku ya kusonga;
- malipo ya umeme yanayotembea na kuongeza kasi au oscillating (tofauti na malipo ya kusonga kwa kasi ya mara kwa mara, kwa mfano, katika kesi ya sasa ya moja kwa moja katika kondakta, shamba la magnetic mara kwa mara linaundwa hapa).
Sehemu ya umeme daima ipo karibu na malipo ya umeme, katika mfumo wowote wa kumbukumbu, shamba la magnetic lipo katika jamaa moja ambayo mashtaka ya umeme huhamia.
Sehemu ya sumakuumeme ipo katika fremu ya marejeleo ambayo chaji za umeme husogezwa kwa kasi.
JARIBU KUTATUA
Kipande cha kaharabu kilisuguliwa kwenye kitambaa, na kikachajiwa na umeme tuli. Ni aina gani ya uwanja unaoweza kupatikana karibu na kaharabu isiyo na mwendo? Karibu na inayosonga?
Mwili uliojazwa umepumzika ikilinganishwa na uso wa dunia. Gari hutembea kwa usawa na kwa usawa kuhusiana na uso wa dunia. Je, inawezekana kuchunguza shamba la magnetic mara kwa mara katika sura ya kumbukumbu inayohusishwa na gari?
Ni uwanja gani unaonekana karibu na elektroni ikiwa: imepumzika; hutembea kwa kasi ya mara kwa mara; kusonga na kuongeza kasi?
Kinescope huunda mkondo wa elektroni zinazosonga kwa usawa. Inawezekana kugundua uwanja wa sumaku kwenye sura ya kumbukumbu inayohusishwa na moja ya elektroni zinazosonga?
MAWIMBI YA UMEME
Mawimbi ya sumakuumeme ni uwanja wa sumakuumeme unaoenea angani kwa kasi ya kikomo kulingana na sifa za kati.
Tabia za mawimbi ya umeme:
- kueneza si tu katika suala, lakini pia katika utupu;
- kueneza kwa utupu kwa kasi ya mwanga (C = 300,000 km / s);
- haya ni mawimbi ya kupita;
- haya ni mawimbi ya kusafiri (kuhamisha nishati).
Chanzo cha mawimbi ya sumakuumeme huharakishwa chaji za umeme zinazosonga.
Oscillations ya malipo ya umeme hufuatana na mionzi ya umeme yenye mzunguko sawa na mzunguko wa oscillations ya malipo.
KIWANGO CHA MAWIMBI YA ELECTROMAGNETIC
Nafasi yote inayotuzunguka imejaa mionzi ya sumakuumeme. Jua, miili inayotuzunguka, na antena za kupitisha hutoa mawimbi ya sumakuumeme, ambayo, kulingana na mzunguko wao wa oscillation, yana majina tofauti.
Mawimbi ya redio ni mawimbi ya sumakuumeme (yenye urefu wa mawimbi kutoka zaidi ya 10000m hadi 0.005m), yanayotumiwa kusambaza mawimbi (habari) kwa umbali bila waya.
Katika mawasiliano ya redio, mawimbi ya redio huundwa na mikondo ya juu-frequency inapita kwenye antenna.
Mawimbi ya redio ya urefu tofauti husafiri kwa njia tofauti.
Mionzi ya sumakuumeme yenye urefu wa chini ya 0.005 m lakini zaidi ya 770 nm, yaani, iko kati ya safu ya wimbi la redio na upeo wa mwanga unaoonekana, inaitwa mionzi ya infrared (IR).
Mionzi ya infrared hutolewa na mwili wowote wa joto. Vyanzo vya mionzi ya infrared ni jiko, radiators za kupokanzwa maji, na taa za umeme za incandescent. Kutumia vifaa maalum, mionzi ya infrared inaweza kubadilishwa kuwa mwanga unaoonekana na picha za vitu vyenye joto zinaweza kupatikana katika giza kamili. Mionzi ya infrared hutumiwa kukausha bidhaa za rangi, kuta za jengo na kuni.
Mwanga unaoonekana ni pamoja na mionzi yenye urefu wa mawimbi kutoka takriban 770 nm hadi 380 nm, kutoka nyekundu hadi violet. Umuhimu wa sehemu hii ya wigo wa mionzi ya umeme katika maisha ya mwanadamu ni kubwa sana, kwani mtu hupokea karibu habari zote kuhusu ulimwengu unaomzunguka kupitia maono. Mwanga ni sharti kwa ajili ya maendeleo ya mimea ya kijani na, kwa hiyo, hali ya lazima kwa kuwepo kwa maisha duniani.
Haionekani kwa macho, mionzi ya sumakuumeme yenye urefu mfupi wa mawimbi kuliko ile ya nuru ya urujuani inaitwa mionzi ya urujuanimno (UV) Mionzi ya urujuanimno inaweza kuua bakteria zisizo na madhara, hivyo hutumiwa sana katika dawa. Mionzi ya ultraviolet katika utungaji wa jua husababisha michakato ya kibiolojia ambayo husababisha giza ya ngozi ya binadamu - tanning. Taa za kutokwa hutumiwa kama vyanzo vya mionzi ya ultraviolet katika dawa. Mirija ya taa hizo hufanywa kwa quartz, uwazi kwa mionzi ya ultraviolet; Ndiyo maana taa hizi huitwa taa za quartz.
X-rays (Ri) hazionekani. Hupita bila kufyonzwa kwa kiasi kikubwa kupitia tabaka muhimu za maada ambazo hazina mwanga unaoonekana. X-rays hugunduliwa na uwezo wao wa kusababisha mwanga fulani katika fuwele fulani na kutenda kwenye filamu ya picha. Uwezo wa X-rays kupenya tabaka nene za vitu hutumiwa kutambua magonjwa ya viungo vya ndani vya binadamu.
Maendeleo ya kisayansi na kiteknolojia yanafuatana na ongezeko kubwa la nguvu za mashamba ya umeme (EMF) iliyoundwa na mwanadamu, ambayo katika baadhi ya matukio ni mamia na maelfu ya mara zaidi kuliko kiwango cha mashamba ya asili.
Wigo wa oscillations ya sumakuumeme ni pamoja na mawimbi ya urefu kutoka kilomita 1000 hadi 0.001 µm na kwa mzunguko f kutoka 3×10 2 hadi 3×10 20 Hz. Sehemu ya umeme ina sifa ya seti ya vectors ya vipengele vya umeme na magnetic. Safu tofauti za mawimbi ya sumakuumeme zina asili ya kawaida ya mwili, lakini hutofautiana katika nishati, asili ya uenezi, unyonyaji, kutafakari na athari kwa mazingira na wanadamu. Kadiri urefu wa mawimbi unavyopungua, ndivyo quantum hubeba nishati zaidi.
Tabia kuu za EMF ni:
Nguvu ya uwanja wa umeme E, V/m.
Nguvu ya uwanja wa sumaku N, A/m.
Msongamano wa mtiririko wa nishati unaobebwa na mawimbi ya sumakuumeme I, W/m2.
Uunganisho kati yao umedhamiriwa na utegemezi:
Uunganisho wa nishati I na masafa f vibrations hufafanuliwa kama:
Wapi: f = s/l, a c = 3 × 10 8 m/s (kasi ya uenezi wa mawimbi ya umeme), h= 6.6 × 10 34 W / cm 2 (Planck ya mara kwa mara).
Katika nafasi. Kuna kanda 3 zinazozunguka chanzo cha EMF (Mchoro 9):
A) Eneo la karibu(induction), ambapo hakuna uenezi wa wimbi, hakuna uhamisho wa nishati, na kwa hiyo vipengele vya umeme na magnetic vya EMF vinazingatiwa kwa kujitegemea. Mpaka wa Eneo R< l/2p.
b) Eneo la kati(diffraction), ambapo mawimbi yanapita juu ya kila mmoja, na kutengeneza maxima na mawimbi yaliyosimama. Mipaka ya eneo l/2p< R < 2pl. Основная характеристика зоны суммарная плотность потоков энергии волн.
V) Eneo la mionzi(wimbi) na mpaka R > 2pl. Kuna uenezi wa wimbi, kwa hiyo tabia ya eneo la mionzi ni wiani wa flux ya nishati, i.e. kiasi cha tukio la nishati kwa kila uso wa kitengo I(W/m2).
 |
Mchele. 1.9. Kanda za kuwepo kwa uwanja wa sumakuumeme
Sehemu ya sumakuumeme, inaposogea mbali na vyanzo vya mionzi, hupunguza sawia kinyume na mraba wa umbali kutoka kwa chanzo. Katika eneo la induction, nguvu ya uwanja wa umeme hupungua kwa uwiano wa inverse hadi umbali wa nguvu ya tatu, na uwanja wa magnetic hupungua kwa uwiano wa kinyume na mraba wa umbali.
Kulingana na asili ya athari zao kwa mwili wa binadamu, EMF imegawanywa katika safu 5:
Sehemu za sumakuumeme za masafa ya nguvu (PFEMF): f < 10 000 Гц.
Mionzi ya sumakuumeme katika masafa ya masafa ya redio (RF EMR) f 10,000 Hz.
Sehemu za sumakuumeme za sehemu ya masafa ya redio ya wigo zimegawanywa katika safu ndogo nne:
1) f kutoka 10,000 Hz hadi 3,000,000 Hz (3 MHz);
2) f kutoka 3 hadi 30 MHz;
3) f kutoka 30 hadi 300 MHz;
4) f kutoka 300 MHz hadi 300,000 MHz (300 GHz).
Vyanzo vya sehemu za sumakuumeme za masafa ya viwanda ni njia za umeme zenye voltage ya juu, vifaa vya usambazaji wazi, mitandao na vifaa vyote vinavyotumia umeme wa 50 Hz. Hatari ya kufichuliwa na mistari huongezeka kwa kuongezeka kwa voltage kwa sababu ya kuongezeka kwa malipo yaliyowekwa kwenye awamu. Nguvu ya uwanja wa umeme katika maeneo ambayo mistari ya nguvu ya juu-voltage hupita inaweza kufikia volts elfu kadhaa kwa mita. Mawimbi katika safu hii yanafyonzwa sana na udongo na kwa umbali wa 50-100 m kutoka kwenye mstari, matone ya voltage hadi makumi kadhaa ya volts kwa mita. Kwa mfiduo wa kimfumo kwa EP, usumbufu wa utendaji katika shughuli za mifumo ya neva na moyo na mishipa huzingatiwa. Kwa kuongezeka kwa nguvu ya shamba katika mwili, mabadiliko ya kudumu ya kazi hutokea katika mfumo mkuu wa neva. Pamoja na athari ya kibaiolojia ya uwanja wa umeme, kutokwa kunaweza kutokea kati ya mtu na kitu cha chuma kutokana na uwezo wa mwili, ambao hufikia kilovolti kadhaa ikiwa mtu ametengwa na Dunia.
Viwango vinavyoruhusiwa vya nguvu za umeme kwenye maeneo ya kazi vinaanzishwa na GOST 12.1.002-84 "Mashamba ya umeme ya mzunguko wa viwanda". Kiwango cha juu cha kuruhusiwa cha voltage ya EMF IF kinawekwa kwa 25 kV / m. Wakati unaoruhusiwa kutumika katika uwanja kama huo ni dakika 10. Kukaa katika EMF IF na voltage ya zaidi ya 25 kV/m bila vifaa vya kinga hairuhusiwi, na kukaa katika EMF IF na voltage ya hadi 5 kV/m inaruhusiwa siku nzima ya kazi. Ili kuhesabu muda unaoruhusiwa wa kukaa katika ED kwa voltages zaidi ya 5 hadi 20 kV/m pamoja, fomula hutumiwa. T = (50/E) - 2, wapi: T- wakati unaoruhusiwa wa kukaa katika EMF IF, (saa); E- ukubwa wa sehemu ya umeme ya EMF IF, (kV / m).
Viwango vya usafi SN 2.2.4.723-98 vinasimamia mipaka ya juu inaruhusiwa ya sehemu ya magnetic ya EMF IF mahali pa kazi. Nguvu ya sehemu ya sumaku N haipaswi kuzidi 80 A/m wakati wa kukaa kwa saa 8 katika hali ya uwanja huu.
Uzito wa sehemu ya umeme ya EMF IF katika majengo ya makazi na vyumba inadhibitiwa na SanPiN 2971-84 "Viwango vya usafi na sheria za kulinda idadi ya watu kutokana na athari za uwanja wa umeme unaoundwa na mistari ya nguvu ya juu ya mkondo mbadala wa mzunguko wa viwanda." Kulingana na hati hii, thamani E haipaswi kuzidi 0.5 kV/m ndani ya majengo ya makazi na 1 kV/m katika maeneo ya mijini. Viwango vya MPL vya kipengele cha sumaku cha EMF IF kwa mazingira ya makazi na mijini havijatengenezwa kwa sasa.
RF EMR hutumiwa kwa matibabu ya joto, kuyeyusha chuma, mawasiliano ya redio na dawa. Vyanzo vya EMF katika majengo ya viwanda ni jenereta za taa, katika mitambo ya redio - mifumo ya antenna, katika tanuri za microwave - uvujaji wa nishati wakati skrini ya chumba cha kazi imeharibiwa.
Mfiduo wa EMF RF kwa mwili husababisha mgawanyiko wa atomi na molekuli za tishu, mwelekeo wa molekuli za polar, kuonekana kwa mikondo ya ioni katika tishu, na joto la tishu kutokana na kunyonya kwa nishati ya EMF. Hii inavuruga muundo wa uwezo wa umeme, mzunguko wa maji katika seli za mwili, shughuli za biochemical ya molekuli, na muundo wa damu.
Athari ya kibaolojia ya RF EMR inategemea vigezo vyake: urefu wa mawimbi, nguvu na hali ya mionzi (kupigwa, kuendelea, vipindi), eneo la uso wa mionzi, na muda wa mionzi. Nishati ya sumakuumeme inafyonzwa kwa sehemu na tishu na kubadilishwa kuwa joto, inapokanzwa ndani ya tishu na seli hufanyika. RF EMR ina athari mbaya kwenye mfumo mkuu wa neva, na kusababisha usumbufu katika udhibiti wa neuroendocrine, mabadiliko katika damu, mawingu ya lenzi ya macho (pekee 4 subbands), matatizo ya kimetaboliki.
Udhibiti wa usafi wa RF EMR unafanywa kwa mujibu wa GOST 12.1.006-84 "Sehemu za umeme za masafa ya redio. Viwango vinavyoruhusiwa katika maeneo ya kazi na mahitaji ya ufuatiliaji." Viwango vya EMF mahali pa kazi vinadhibitiwa kwa kupima ukubwa wa vipengele vya umeme na sumaku katika masafa ya 60 kHz-300 MHz, na katika masafa ya 300 MHz-300 GHz wiani wa flux ya nishati (PED) ya EMF, kwa kuzingatia muda uliotumika katika eneo la mionzi.
Kwa masafa ya redio ya EMF kutoka 10 kHz hadi 300 MHz, nguvu ya vipengele vya umeme na magnetic ya shamba inadhibitiwa kulingana na mzunguko wa mzunguko: juu ya masafa, chini ya thamani inaruhusiwa ya nguvu. Kwa mfano, sehemu ya umeme ya EMF kwa masafa 10 kHz - 3 MHz ni 50 V / m, na kwa masafa 50 MHz - 300 MHz tu 5 V / m. Katika mzunguko wa mzunguko 300 MHz - 300 GHz, wiani wa flux ya nishati ya mionzi na mzigo wa nishati unaojenga umewekwa, i.e. mtiririko wa nishati kupitia kitengo cha uso ulioangaziwa wakati wa hatua. Thamani ya juu ya msongamano wa mtiririko wa nishati haipaswi kuzidi 1000 μW/cm2. Wakati unaotumika katika uwanja kama huo haupaswi kuzidi dakika 20. Kukaa shambani katika PES sawa na 25 μW/cm 2 inaruhusiwa wakati wa mabadiliko ya kazi ya saa 8.
Katika mazingira ya mijini na ya ndani, udhibiti wa RF EMR unafanywa kwa mujibu wa SN 2.2.4 / 2.1.8-055-96 "Mionzi ya umeme katika safu ya mzunguko wa redio". Katika majengo ya makazi, RF EMR PES haipaswi kuzidi 10 μW/cm 2 .
Katika uhandisi wa mitambo, usindikaji wa magnetic-pulse na electro-hydraulic ya metali yenye mzunguko wa chini wa mzunguko wa 5-10 kHz hutumiwa sana (kukata na kufinya tupu za tubular, kukanyaga, kukata mashimo, kusafisha castings). Vyanzo sumaku ya kunde Mashamba mahali pa kazi ni inductors wazi za kufanya kazi, elektroni, na mabasi ya kubeba sasa. Uga wa sumaku wa mapigo huathiri kimetaboliki katika tishu za ubongo na mifumo ya udhibiti wa endocrine.
Uwanja wa umemetuamo(ESP) ni uwanja wa chaji za umeme zisizobadilika zinazoingiliana. ESP ina sifa ya mvutano E, yaani, uwiano wa nguvu inayofanya kazi kwenye shamba kwa malipo ya uhakika kwa ukubwa wa malipo haya. Uzito wa ESP hupimwa kwa V/m. ESPs hutokea katika mitambo ya nguvu na katika michakato ya umeme. ESP hutumiwa katika kusafisha gesi ya umeme na wakati wa kutumia rangi na mipako ya varnish. ESP ina athari mbaya kwenye mfumo mkuu wa neva; wale wanaofanya kazi katika eneo la ESP hupata maumivu ya kichwa, usumbufu wa usingizi, nk Katika vyanzo vya ESP, pamoja na athari za kibiolojia, ioni za hewa husababisha hatari fulani. Chanzo cha ioni za hewa ni corona inayoonekana kwenye waya kwenye voltage E> 50 kV/m.
Viwango vya mvutano vinavyokubalika ESPs zimeanzishwa na GOST 12.1.045-84 "Nyumba za umeme. Viwango vinavyoruhusiwa katika maeneo ya kazi na mahitaji ya ufuatiliaji." Kiwango cha kuruhusiwa cha mvutano wa ESP kinaanzishwa kulingana na muda uliotumika mahali pa kazi. Kiwango cha voltage ya ESP kimewekwa kuwa 60 kV/m kwa saa 1. Wakati voltage ya ESP ni chini ya 20 kV/m, muda uliotumika katika ESP haudhibitiwi.
Sifa kuu mionzi ya laser ni: urefu wa mawimbi l, (µm), nguvu ya mnururisho, inayoamuliwa na nishati au nguvu ya boriti ya kutoa na kuonyeshwa katika joules (J) au wati (W): muda wa mapigo (sekunde), marudio ya kurudia mapigo (Hz) . Vigezo kuu vya hatari ya laser ni nguvu yake, urefu wa wimbi, muda wa mapigo na mfiduo wa mionzi.
Kulingana na kiwango cha hatari, lasers imegawanywa katika madarasa 4: 1 - mionzi ya pato sio hatari kwa macho, 2 - mionzi ya moja kwa moja na iliyoonyeshwa haswa ni hatari kwa macho, 3 - mionzi iliyoangaziwa ni hatari kwa macho, 4. - mionzi inayoakisiwa kwa wingi ni hatari kwa ngozi.
Darasa la laser kulingana na kiwango cha hatari ya mionzi inayozalishwa imedhamiriwa na mtengenezaji. Wakati wa kufanya kazi na lasers, wafanyikazi huwekwa wazi kwa sababu hatari na hatari za uzalishaji.
Kikundi cha mambo hatari na hatari ya mwili wakati wa operesheni ya laser ni pamoja na:
Mionzi ya laser (ya moja kwa moja, ya kueneza, ya kipekee au iliyoakisiwa kwa njia tofauti),
Kuongezeka kwa voltage ya usambazaji wa nguvu ya laser,
Vumbi la hewa katika eneo la kazi na bidhaa za mwingiliano wa mionzi ya laser na lengo, viwango vya kuongezeka kwa mionzi ya ultraviolet na infrared;
Mionzi ya ionizing na sumakuumeme katika eneo la kazi, kuongezeka kwa mwangaza wa mwanga kutoka kwa taa za pampu zilizopigwa na hatari ya mlipuko wa mifumo ya kusukumia laser.
Laser zinazotoa huduma kwa wafanyikazi hukabiliwa na mambo hatari na hatari ya kemikali, kama vile ozoni, oksidi za nitrojeni na gesi zingine kwa sababu ya asili ya mchakato wa uzalishaji.
Athari ya mionzi ya laser kwenye mwili inategemea vigezo vya mionzi (nguvu, urefu wa wimbi, muda wa mapigo, kiwango cha marudio ya mapigo, wakati wa mionzi na eneo la uso wa irradiated), ujanibishaji wa athari na sifa za kitu kilichopigwa. Mionzi ya laser husababisha mabadiliko ya kikaboni katika tishu zilizopigwa (athari za msingi) na mabadiliko maalum katika mwili yenyewe (athari za pili). Inapofunuliwa na mionzi, inapokanzwa kwa kasi ya tishu zilizopigwa hutokea, i.e. kuchomwa kwa joto. Kutokana na joto la haraka kwa joto la juu, kuna ongezeko kubwa la shinikizo katika tishu zilizopigwa, ambayo inaongoza kwa uharibifu wao wa mitambo. Madhara ya mionzi ya laser kwenye mwili inaweza kusababisha matatizo ya kazi na hata kupoteza kabisa maono. Hali ya ngozi iliyoharibiwa inatofautiana kutoka kwa upole hadi digrii tofauti za kuchoma, hadi necrosis. Mbali na mabadiliko ya tishu, mionzi ya laser husababisha mabadiliko ya kazi katika mwili.
Viwango vya juu vinavyoruhusiwa vya mfiduo vinadhibitiwa na "kanuni za usafi na sheria za kubuni na uendeshaji wa lasers" 2392-81. Viwango vya juu vinavyoruhusiwa vya mionzi vinatofautishwa kwa kuzingatia hali ya uendeshaji ya lasers. Kwa kila hali ya uendeshaji, sehemu ya upeo wa macho, thamani ya udhibiti wa kijijini imedhamiriwa kwa kutumia meza maalum. Ufuatiliaji wa dosimetric wa mionzi ya laser unafanywa kwa mujibu wa GOST 12.1.031-81. Wakati wa ufuatiliaji, wiani wa nguvu ya mionzi inayoendelea, wiani wa nishati ya mionzi ya pulsed na pulse-modulated na vigezo vingine hupimwa.
Mionzi ya ultraviolet - Hii ni mionzi ya sumakuumeme isiyoonekana kwa jicho, inachukua nafasi ya kati kati ya mwanga na mionzi ya X-ray. Sehemu ya biolojia ya mionzi ya UV imegawanywa katika sehemu tatu: A yenye urefu wa 400-315 nm, B yenye urefu wa 315-280 nm na C 280-200 nm. Mionzi ya UV ina uwezo wa kusababisha athari ya picha ya umeme, luminescence, maendeleo ya athari za picha, na pia kuwa na shughuli muhimu za kibiolojia.
Mionzi ya UV ina sifa mali ya baktericidal na erythemal. Nguvu ya mionzi ya erythemal - hii ni thamani inayoonyesha athari za manufaa za mionzi ya UV kwa wanadamu. Kitengo cha mionzi ya erythemal kinachukuliwa kuwa Er, sambamba na nguvu ya 1 W kwa urefu wa 297 nm. Kitengo cha uangazaji wa erithemal (mwangaza) Er kwa kila mita ya mraba (Er/m2) au W/m2. Kiwango cha mionzi Ner inapimwa kwa Er×h/m 2, i.e. Huu ni mnururisho wa uso kwa muda fulani. Nguvu ya baktericidal ya flux ya mionzi ya UV inapimwa kwa bact. Ipasavyo, mionzi ya baktericidal ni bact kwa m 2, na kipimo ni bact kwa saa kwa m 2 (bq × h/m 2).
Vyanzo vya mionzi ya UV katika uzalishaji ni arcs za umeme, moto wa asili, burners za zebaki-quartz na emitters nyingine za joto.
Mionzi ya asili ya UV ina athari nzuri kwa mwili. Kwa ukosefu wa jua, "njaa ya mwanga", upungufu wa vitamini D, kinga dhaifu, na matatizo ya kazi ya mfumo wa neva hutokea. Wakati huo huo, mionzi ya UV kutoka vyanzo vya viwanda inaweza kusababisha magonjwa ya macho ya papo hapo na ya muda mrefu. Uharibifu wa jicho la papo hapo huitwa electroophthalmia. Erythema ya ngozi ya uso na kope mara nyingi hugunduliwa. Vidonda vya muda mrefu ni pamoja na conjunctivitis ya muda mrefu, cataract ya lenzi, vidonda vya ngozi (ugonjwa wa ngozi, uvimbe wa malengelenge).
Udhibiti wa mionzi ya UV uliofanywa kwa mujibu wa "viwango vya usafi kwa mionzi ya ultraviolet katika majengo ya viwanda" 4557-88. Wakati wa kuhalalisha, nguvu ya mionzi imewekwa katika W/m 2. Na uso wa mionzi ya 0.2 m2 kwa hadi dakika 5 na mapumziko ya dakika 30 kwa muda wa jumla hadi dakika 60, kawaida ya UV-A ni 50 W/m2, kwa UV-B 0.05 W/m2 na kwa UV -C 0.01 W/m2. Kwa muda wa jumla wa mionzi ya 50% ya mabadiliko ya kazi na mionzi moja ya dakika 5, kawaida ya UV-A ni 10 W/m2, kwa UV-B 0.01 W/m2 na eneo la mionzi ya 0.1 m2, na mionzi ya UV-C hairuhusiwi.
Kitengo cha Maelezo: Umeme na usumaku Limechapishwa 06/05/2015 20:46 Maoni: 11962Chini ya hali fulani, uga zinazobadilishana za umeme na sumaku zinaweza kuzalisha kila mmoja. Wanaunda uwanja wa sumakuumeme, ambayo sio jumla yao. Hii ni nzima moja ambayo nyanja hizi mbili haziwezi kuwepo bila kila mmoja.
Kutoka kwa historia
Jaribio la mwanasayansi wa Denmark Hans Christian Oersted, lililofanyika mwaka wa 1821, lilionyesha kuwa sasa umeme huzalisha shamba la magnetic. Kwa upande wake, uwanja wa sumaku unaobadilika unaweza kutoa mkondo wa umeme. Hii ilithibitishwa na mwanafizikia wa Kiingereza Michael Faraday, ambaye aligundua jambo la kuingizwa kwa umeme mnamo 1831. Yeye pia ndiye mwandishi wa neno "uwanja wa umeme".
Wakati huo, dhana ya Newton ya hatua ya muda mrefu ilikubaliwa katika fizikia. Iliaminika kuwa miili yote hutenda kwa kila mmoja kupitia utupu kwa kasi kubwa sana (karibu papo hapo) na kwa umbali wowote. Ilifikiriwa kuwa malipo ya umeme yanaingiliana kwa njia sawa. Faraday aliamini kuwa utupu haupo katika asili, na mwingiliano hutokea kwa kasi ya mwisho kupitia nyenzo fulani ya nyenzo. Njia hii ya malipo ya umeme ni uwanja wa sumakuumeme. Na inasafiri kwa kasi sawa na kasi ya mwanga.
Nadharia ya Maxwell
Kwa kuchanganya matokeo ya masomo ya awali, Mwanafizikia wa Kiingereza James Clerk Maxwell iliundwa mnamo 1864 nadharia ya uwanja wa sumakuumeme. Kulingana na hayo, uwanja wa sumaku unaobadilika huzalisha uwanja wa umeme unaobadilika, na uwanja wa umeme unaobadilishana hutoa uwanja wa sumaku unaobadilishana. Bila shaka, kwanza moja ya mashamba huundwa na chanzo cha malipo au mikondo. Lakini katika siku zijazo, nyanja hizi zinaweza kuwepo kwa kujitegemea kwa vyanzo hivyo, na kusababisha kila mmoja kuonekana. Hiyo ni, mashamba ya umeme na sumaku ni vipengele vya shamba moja la sumakuumeme. Na kila mabadiliko katika mmoja wao husababisha kuonekana kwa mwingine. Dhana hii ndio msingi wa nadharia ya Maxwell. Sehemu ya umeme inayozalishwa na shamba la sumaku ni vortex. Mistari yake ya nguvu imefungwa.
Nadharia hii ni ya kifenomenolojia. Hii ina maana kwamba imeundwa kwa kuzingatia mawazo na uchunguzi, na haizingatii sababu ya mashamba ya umeme na magnetic.
Sifa za uwanja wa sumakuumeme
Sehemu ya sumakuumeme ni mchanganyiko wa uwanja wa umeme na sumaku, kwa hivyo katika kila hatua katika nafasi yake inaelezewa na idadi kuu mbili: nguvu ya uwanja wa umeme. E na uingizaji wa uwanja wa sumaku KATIKA .
Kwa kuwa uwanja wa umeme ni mchakato wa kubadilisha uwanja wa umeme kuwa uwanja wa sumaku, na kisha sumaku kuwa umeme, hali yake inabadilika kila wakati. Kueneza katika nafasi na wakati, huunda mawimbi ya umeme. Kulingana na mzunguko na urefu, mawimbi haya yanagawanywa mawimbi ya redio, mionzi ya terahertz, mionzi ya infrared, mwanga unaoonekana, mionzi ya ultraviolet, eksirei na mionzi ya gamma.
Vectors ya ukubwa na induction ya uwanja wa umeme ni pande zote perpendicular, na ndege ambayo wao uongo ni perpendicular mwelekeo wa uenezi wa wimbi.
Katika nadharia ya hatua ya masafa marefu, kasi ya uenezi wa mawimbi ya sumakuumeme ilizingatiwa kuwa kubwa sana. Walakini, Maxwell alithibitisha kwamba haikuwa hivyo. Katika dutu, mawimbi ya sumakuumeme huenea kwa kasi ya mwisho, ambayo inategemea upenyezaji wa dielectri na sumaku wa dutu hii. Kwa hiyo, Nadharia ya Maxwell inaitwa nadharia ya utendi wa masafa mafupi.
Nadharia ya Maxwell ilithibitishwa kwa majaribio mwaka 1888 na mwanafizikia wa Ujerumani Heinrich Rudolf Hertz. Alithibitisha kuwa mawimbi ya sumakuumeme yapo. Zaidi ya hayo, alipima kasi ya uenezi wa mawimbi ya sumakuumeme kwenye utupu, ambayo iligeuka kuwa sawa na kasi ya mwanga.
Katika muundo kamili, sheria hii inaonekana kama hii:
Sheria ya Gauss kwa uwanja wa sumaku
Flux ya induction ya magnetic kupitia uso uliofungwa ni sifuri.
Maana ya kimwili ya sheria hii ni kwamba mashtaka ya magnetic haipo katika asili. Nguzo za sumaku haziwezi kutenganishwa. Mistari ya shamba la magnetic imefungwa.
Sheria ya Faraday ya Utangulizi
Mabadiliko katika induction ya sumaku husababisha kuonekana kwa uwanja wa umeme wa vortex.
,
Nadharia ya mzunguko wa shamba la sumaku
Nadharia hii inaelezea vyanzo vya shamba la magnetic, pamoja na mashamba wenyewe yaliyoundwa nao.
Umeme wa sasa na mabadiliko katika induction ya umeme hutoa uwanja wa sumaku wa vortex.
,
,
E- nguvu ya uwanja wa umeme;
N- nguvu ya shamba la sumaku;
KATIKA- induction ya magnetic. Hii ni wingi wa vector ambayo inaonyesha nguvu ambayo uwanja wa magnetic hufanya kazi kwa malipo ya ukubwa q kusonga kwa kasi v;
D- uingizaji wa umeme, au uhamisho wa umeme. Ni wingi wa vekta sawa na jumla ya vekta ya nguvu na vekta ya polarization. Polarization husababishwa na uhamisho wa malipo ya umeme chini ya ushawishi wa uwanja wa nje wa umeme kuhusiana na nafasi yao wakati hakuna uwanja huo.
Δ - Opereta Nabla. Hatua ya operator hii kwenye uwanja maalum inaitwa rotor ya uwanja huu.
Δ x E = kuoza E
ρ - wiani wa malipo ya nje ya umeme;
j- wiani wa sasa - thamani inayoonyesha nguvu ya sasa inapita kupitia eneo la kitengo;
Na- kasi ya mwanga katika utupu.
Utafiti wa uwanja wa sumakuumeme ni sayansi inayoitwa elektrodynamics. Anazingatia mwingiliano wake na miili ambayo ina chaji ya umeme. Mwingiliano huu unaitwa sumakuumeme. Electrodynamics ya kawaida inaelezea tu sifa zinazoendelea za uga wa sumakuumeme kwa kutumia milinganyo ya Maxwell. Electrodynamics ya kisasa ya quantum inaamini kuwa uwanja wa sumakuumeme pia una mali tofauti (zisizoendelea). Na mwingiliano huo wa sumakuumeme hutokea kwa msaada wa chembe zisizogawanyika-quanta ambazo hazina wingi na malipo. Sehemu ya uwanja wa sumakuumeme inaitwa pichani .
Sehemu ya sumakuumeme inayotuzunguka
Sehemu ya sumakuumeme huundwa karibu na kondakta yeyote anayebeba mkondo wa kupitisha. Vyanzo vya sehemu za umeme ni njia za umeme, motors za umeme, transfoma, usafiri wa umeme wa mijini, usafiri wa reli, vifaa vya nyumbani vya umeme na elektroniki - televisheni, kompyuta, jokofu, pasi, vacuum cleaners, radiotelephones, simu za mkononi, shavers za umeme - kwa ufupi, kila kitu kinachohusiana. kwa matumizi au usambazaji wa umeme. Vyanzo vyenye nguvu vya uwanja wa sumakuumeme ni vipeperushi vya televisheni, antena za vituo vya simu za rununu, vituo vya rada, oveni za microwave, nk. Na kwa kuwa kuna vifaa vingi sana karibu nasi, uwanja wa sumakuumeme unatuzunguka kila mahali. Maeneo haya yanaathiri mazingira na wanadamu. Hii haimaanishi kuwa ushawishi huu daima ni mbaya. Sehemu za umeme na sumaku zimekuwepo karibu na wanadamu kwa muda mrefu, lakini nguvu ya mionzi yao miongo michache iliyopita ilikuwa chini ya mamia ya mara leo.
Hadi kiwango fulani, mionzi ya sumakuumeme inaweza kuwa salama kwa wanadamu. Kwa hiyo, katika dawa, mionzi ya umeme ya chini ya nguvu hutumiwa kuponya tishu, kuondoa michakato ya uchochezi, na kuwa na athari ya analgesic. Vifaa vya UHF hupunguza spasms ya misuli ya laini ya matumbo na tumbo, kuboresha michakato ya kimetaboliki katika seli za mwili, kupunguza sauti ya capillary, na shinikizo la chini la damu.
Lakini sehemu zenye nguvu za sumakuumeme husababisha usumbufu katika utendaji kazi wa mifumo ya moyo na mishipa ya binadamu, kinga, endokrini na neva, na inaweza kusababisha kukosa usingizi, maumivu ya kichwa, na mafadhaiko. Hatari ni kwamba athari zao hazionekani kwa wanadamu, na usumbufu hutokea hatua kwa hatua.
Tunaweza kujilindaje kutokana na miale ya sumakuumeme inayotuzunguka? Haiwezekani kufanya hivyo kabisa, kwa hivyo unahitaji kujaribu kupunguza athari zake. Kwanza kabisa, unahitaji kupanga vifaa vya nyumbani kwa njia ambayo iko mbali na maeneo ambayo sisi ni mara nyingi. Kwa mfano, usikae karibu sana na TV. Baada ya yote, umbali zaidi kutoka kwa chanzo cha uwanja wa umeme, inakuwa dhaifu. Mara nyingi sana tunaacha kifaa kimechomekwa. Lakini uwanja wa sumakuumeme hupotea tu wakati kifaa kinapokatwa kwenye mtandao wa umeme.
Afya ya binadamu pia huathiriwa na nyanja za asili za sumakuumeme - mionzi ya cosmic, uwanja wa sumaku wa Dunia.