強制電磁振動。 オルタネーターの動作原理

トピック 3. 電気振動。 交流。 このトピックの主な質問: 3. 1. 1. 減衰されていない自由電気振動 3. 1. 2. 減衰電気振動 3. 1. 3. 強制電気振動。 共振 3. 1. 4. 交流電流。

反復調和振動 A – 振動の振幅。 ω – 円周周波数 (ωt+φ0) – 発振位相。 φ0 – 振動の初期位相。 自由非減衰調和振動の微分方程式: X 軸に沿って伝播する平面高調波の方程式:

3. 1. 自由非減衰電気振動 発振回路はコンデンサとコイルからなる回路です。 E – 電界強度。 H – 磁場の強さ。 q – 充電; C – コンデンサの静電容量。 L – コイルのインダクタンス、I – 回路内の電流

- 振動の固有円周周波数 トムソンの公式: (3) T – 発振回路における固有振動の周期

電流と電圧の振幅値の関係を見つけてみましょう: オームの法則から: U=IR - 波のインピーダンス。

いつでも電界エネルギー（充電されたコンデンサのエネルギー）： いつでも磁界エネルギー（インダクタエネルギー）：

磁界エネルギーの最大（振幅）値： - 電界エネルギーの最大値 任意の時点での発振回路の総エネルギー： 回路の総エネルギーは一定のまま

問題3.1 発振回路はコンデンサとインダクタで構成されます。 インダクタの最大電流が 1.2 A、コンデンサ プレート間の最大電位差が 1200 V、回路の総エネルギーが 1.1 mJ である場合に、回路で発生する発振の周波数を求めます。 Im = 1.2 A UCm = 1200 B W = 1.1 m J = 1.1 10 -3 J ν-?

タスク 発振回路では、静電容量が 8 倍に増加し、インダクタンスが半分に減少しました。 回路の固有振動の周期はどのように変化するのでしょうか? a) 2 倍に減少します。 b) 2倍に増加します。 c) 4 倍に減少します。 d) 4倍に増加します。

(7)

(17)

振動への影響 周波数が ω0 とは異なる強制 E.M.S. の輪郭は弱くなり、共振曲線は「鋭くなり」ます。 共振曲線の「鋭さ」は、Δω/ω0 に等しいこの曲線の相対的な幅によって特徴付けられます。ここで、Δω はサイクル差です。 I=Im/√ 2 における周波数

問題 3.2 発振回路は、抵抗値 100 オームの抵抗と容量 0.55 ミクロンのコンデンサで構成されます。 F とインダクタンス 0.03 H のコイル。 印加電圧の周波数が 1000 Hz の場合、回路を流れる電流と印加電圧の間の位相シフトを求めます。 仮定: R = 100 オーム C = 0.55 ミクロン。 Ф = 5.5・10 -7 Ф L = 0.03 Hn ν = 1000 Hz φ-?

それらは、周期的に変化する外部の力の存在下で現れます。 このような発振は、たとえば回路内に周期的な起電力が存在する場合に発生します。 交流誘導起電力は、永久磁石の磁場内で回転する数回転のワイヤーフレーム内で発生します。

この場合、フレームを通過する磁束は周期的に変化します。 電磁誘導の法則に従って、結果として生じる誘導起電力も周期的に変化します。 フレームを検流計に近づけると、その針が平衡位置付近で振動し始め、回路内に交流が流れていることを示します。 強制振動の特徴は、その振幅が外力の変化の周波数に依存することです。

交流電流。

交流電流時間とともに変化する電流です。

交流には、さまざまな種類のパルス電流、脈動電流、周期電流、準周期電流が含まれます。 工学において、交流とは通常、周期的またはほぼ周期的な交流方向の電流を意味します。

交流発電機の動作原理。

最も一般的に使用されるのは周期電流で、その強度は調和の法則に従って時間の経過とともに変化します (高調波または正弦波交流)。 これは、工場や工場、アパートの照明ネットワークで使用される電流です。 これは強制電磁振動を表します。 工業用 AC 周波数は 50 Hz です。 照明ネットワークのソケットの交流電圧は、発電所の発電機によって生成されます。 このような発電機の最も単純なモデルは、均一な磁場内で回転するワイヤー フレームです。

磁気誘導磁束 Fワイヤーフレームにエリアを貫通する S、角度の余弦に比例 α フレームの法線と磁気誘導ベクトルの間:

Ф = BS cos α.

フレームを均一に回転させると、角度は α 時間に比例して増加する t: α = 2πnt、 どこ n- 回転周波数。 したがって、磁気誘導の磁束は振動の周期周波数と調和して変化します。 ω = 2πn:

Ф = BS cos ωt。

電磁誘導の法則によれば、フレーム内の誘導起電力は次のようになります。

e = -Ф" = -BS (cos ωt)" = ɛ m sin ωt,

どこ うーん= BSωは誘導起電力の振幅です。

したがって、AC ネットワークの電圧は正弦波 (または余弦) の法則に従って変化します。

u = U m sin ωt（または u = うーん cosωt),

どこ あなた— 瞬時電圧値、 うーん— 電圧振幅。

回路内の電流は電圧と同じ周波数で変化しますが、それらの間に位相シフトが発生する可能性があります。 φs。 したがって、一般的な場合、瞬時電流値は 私次の式で決定されます。

i = I m sin(φt + φと) ,

どこ 私は- 電流振幅。

抵抗器を使用した AC 回路の電流の強さ。 電気回路がアクティブ抵抗で構成されている場合 Rインダクタンスが無視できるワイヤ

回路回路に外部 EMF 変数が含まれている場合 (図 1)、コイル導体および回路要素を相互に接続するワイヤ内の磁界の強度が周期的に変化します。これは、自由運動の秩序ある動きの速度が変化することを意味します。それらの電荷も周期的に変化し、その結果、回路内の電流の強さが周期的に変化し、コンデンサのプレートとコンデンサの電荷の間の電位差に周期的な変化が生じます。 回路内で強制電気振動が発生します。

強制電気振動- これらは、外部ソースからの交流 EMF の影響下での、回路内の電流の強さおよびその他の電気量の周期的な変化です。

現代の技術や日常生活で最も広く使用されているのは、周波数 50 Hz の正弦波交流です。

交流電流時間の経過とともに周期的に変化する電流です。 これは、周期的に変化する外部起電力の影響下で電気回路内で発生する強制電気振動を表します。 期間交流とは、電流が完全に 1 回振動する期間のことです。 頻度 AC 電流は、1 秒あたりの交流電流の振動数です。

回路内に正弦波電流が存在するためには、その回路内の電源が正弦波的に変化する交流電界を生成する必要があります。 実際には、正弦波 EMF は発電所で動作する交流発電機によって生成されます。

文学

Aksenovich L. A. 中等学校の物理学：理論。 タスク。 テスト：教科書。 一般教育を提供する機関に対する手当。 環境、教育 / L. A. アクセノビッチ、N. N. ラキナ、K. S. ファリノ。 エド。 K.S.ファリノ。 - Mn.: Adukatsiya i vyhavanne、2004年。 - P. 396。

機械的振動。

3. トランスフォーマー。

波。

4. 波動回折。

9. 音響におけるドップラー効果。

1.磁気現象

電流が流れる直線導体の磁場誘導。

ファラデーの法則

ファラデーの電磁誘導の法則は次の式で表されます。

– は任意の輪郭に沿って作用する起電力です。

Фв は、等高線に沿って張られた表面を通過する磁束です。

交流磁場内に置かれたコイルの場合、ファラデーの法則は少し異なって見えます。

これが起電力です。

N はコイルの巻き数です。

F in は 1 ターンを通過する磁束です。

レンツの法則

誘導電流は、輪郭によって制限された領域を介してそれによって生成される磁束の増分と、外部磁場の誘導磁束の増分とが逆符号となるような方向を有する。

閉回路内で磁界が発生すると、誘導電流が発生し、この電流を引き起こす磁束の変化が打ち消されます。

自己誘導

自己誘導は、電流強度の変化の結果として電気回路内に誘導起電力が発生する現象です。

結果として生じる起電力は自己誘起起電力と呼ばれます

検討中の回路内の電流が何らかの理由で変化すると、この電流の磁界も変化し、その結果、回路を貫く自身の磁束も変化します。 自己誘導起電力が回路内に発生し、レンツの法則によれば、回路内の電流の変化が妨げられます。 この現象は自己誘導と呼ばれ、対応する値が自己誘導起電力です。

自己誘導起電力は、コイルのインダクタンスとコイル内の電流の変化率に正比例します。

インダクタンス

インダクタンス (ラテン語の inductio - 導き、動機付けに由来) は、電気回路内の電流の変化と、その結果として生じる自己誘導の EMF (起電力) との関係を特徴付ける量です。 インダクタンスは、ドイツの物理学者レンツにちなんで大文字「L」で表されます。 インダクタンスという用語は、1886 年に Oliver Heaviside によって提案されました。

回路を通過する磁束の量は、次のように電流の強さに関係します: Φ = LI。 比例係数 L は回路の自己インダクタンス係数または単にインダクタンスと呼ばれます。 インダクタンス値は、回路のサイズと形状、および媒体の透磁率によって異なります。 インダクタンスの単位はヘンリー（H）です。 追加の量: mH、μH。

インダクタンス、電流の強さの変化、およびこの変化の時間を知ると、回路内で発生する自己誘導起電力を見つけることができます。

電流の磁場のエネルギーもインダクタンスによって表されます。

したがって、誘導が大きいほど、通電回路の周囲の空間に蓄積される磁気エネルギーも大きくなります。 インダクタンスは、電気における運動エネルギーの一種です。

7. ソレノイドのインダクタンス。

L - インダクタンス (ソレノイド)、SI Gn での寸法

L - 長さ (ソレノイド)、SI 単位の寸法 - m

N - ソレノイドの回転数

V- ボリューム (ソレノイド)、寸法 (SI) - m3

比透磁率

磁気定数 Gn/m

ソレノイド磁界エネルギー

電流 I によって生成される、インダクタンス L を持つコイルの磁場のエネルギー Wm は、次と等しくなります。

結果として得られたコイルエネルギーの式を、磁気コアを備えた長いソレノイドに適用してみましょう。 ソレノイドの自己誘導係数 Lμ と電流 I によって生成される磁界 B について上記の式を使用すると、次のことが得られます。

反磁性体

反磁性体は、外部磁場の方向に逆らって磁化される物質です。 外部磁場が存在しない場合、反磁性材料は非磁性になります。 外部磁場の影響下で、反磁性物質の各原子は磁気誘導 H に比例し、磁場に向かう磁気モーメント I を取得します (物質の各モルは全磁気モーメントを取得します)。

反磁性体には、不活性ガス、窒素、水素、シリコン、リン、ビスマス、亜鉛、銅、金、銀、その他多くの有機化合物と無機化合物が含まれます。 磁場の中にある人は反磁性体のように振る舞います。

常磁性体

常磁性物質は、外部磁場において外部磁場の方向に磁化される物質です。 常磁性体は弱い磁性体であり、透磁率はわずかに異なります。

常磁性材料には、アルミニウム (Al)、白金 (Pt)、その他の多くの金属 (アルカリ金属およびアルカリ土類金属、およびこれらの金属の合金)、酸素 (O2)、酸化窒素 (NO)、酸化マンガン (MnO)、鉄が含まれます。塩化物(FeCl2)など

強磁性体

強磁性体は、特定の臨界温度 (キュリー点) 以下で、原子またはイオン (非金属結晶内) の磁気モーメントに長距離強磁性秩序が確立される物質 (通常は固体結晶またはアモルファス状態) です。 (金属結晶内の) 遍歴電子の瞬間。 言い換えれば、強磁性体は、キュリー点よりも低い温度で、外部磁場の不在下でも磁化できる物質です。

化学元素の中でも、遷移元素の Fe、Co、Ni (3 d メタル) と希土類金属の Gd、Tb、Dy、Ho、Er は強磁性の性質を持っています。

「振動と波」セクションのテストに関する質問。

機械的振動。

1. 振動運動

振動運動は、正確に、またはほぼ一定の間隔で繰り返される運動です。 物理学における振動運動の研究は特に重視されています。 これは、さまざまな性質の振動運動のパターンとその研究方法に共通性があるためです。

機械的、音響的、電磁的な振動と波が単一の観点から考慮されます。

振動運動はすべての自然現象の特徴です。 心臓の鼓動など、リズミカルに繰り返されるプロセスは、あらゆる生物の内部で継続的に発生します。

ホイヘンスの式

4 . 物理的な振り子

物理的な振り子は、重心を通らない固定の水平軸 (吊り軸) に固定された剛体であり、重力の影響でこの軸の周りを振動します。 数学的な振り子とは異なり、そのような物体の質量は点状であるとは考えられません。

右側のマイナス記号は、力 F が角度 α を減少させる方向に向かうことを意味します。 角度αの小ささを考慮すると

数学的および物理的な振り子の運動法則を導き出すには、回転運動の力学の基本方程式を使用します。

力のモーメント: 明示的に決定することはできません。 物理的な振り子の振動の元の微分方程式に含まれるすべての量を考慮すると、次の形式になります。

この方程式の解

数学的な振り子の振動周期が物理的な振り子の振動周期と等しくなるときの数学的な振り子の長さ l を決定しましょう。 または

この関係から次のことがわかります

共振

外乱力の周期周波数が振動の固有周波数に近づくにつれて、強制振動の振幅が急激に増加することを、 共振.

振幅の増加は共振の結果にすぎず、その理由は外部 (励起) 周波数と振動系の内部 (固有) 周波数が一致することです。

自己発振。

非減衰発振が周期的な外部影響によってではなく、一定の供給源からのエネルギー供給を調整するそのようなシステムの能力の結果として発生するシステムがあります。 このようなシステムはと呼ばれます 自己発振、そしてそのようなシステムにおける非減衰振動のプロセスは次のようになります。 自己発振.

図では、 図1.10.1に自励発振システムの図を示します。 自励発振システムでは、次の 3 つの特徴的な要素を区別できます。 振動系, エネルギー源そして バルブ- 実行するデバイス フィードバック振動系とエネルギー源の間。

フィードバックと呼ばれます ポジティブ、エネルギー源がプラスの仕事を生み出す場合、つまり 振動系にエネルギーを伝達します。 この場合、振動系に外力が作用している間、力の方向と振動系の速度の方向が一致し、その結果系内に非減衰振動が発生する。 力と速度の方向が逆の場合、 否定的なフィードバック、振動の減衰を強化するだけです。

機械的自励発振システムの例としては、時計機構があります (図 1.10.2)。 斜めの歯を備えた回転輪は歯付きドラムにしっかりと取り付けられており、そこを通して重りの付いたチェーンが投げられます。 振り子の上端には、振り子の軸を中心にして円弧に沿って曲げられた2枚の硬い材料の板を備えたアンカー（アンカー）があります。 ハンドウォッチでは、分銅はバネに置き換えられ、振り子はバランサー (ゼンマイに接続された針車) に置き換えられます。 バランサは軸周りにねじり振動を行います。 時計の振動システムは振り子またはバランサーです。 エネルギー源は持ち上げられた重りまたは巻かれたバネです。 フィードバックを提供する装置であるバルブは、走行輪が半サイクルで 1 つの歯を回転できるようにするアンカーです。 フィードバックは、アンカーと走行輪の相互作用によって提供されます。 振り子の振動ごとに、ランニングホイールの歯がアンカーフォークを振り子の移動方向に押し、エネルギーの一定部分をアンカーフォークに伝達し、摩擦によるエネルギー損失を補償します。 したがって、おもり（またはねじりバネ）の位置エネルギーは、別​​々の部分で徐々に振り子に伝達されます。

機械的自励振動システムは、私たちの周囲の生活やテクノロジーに広く普及しています。 自励発振は、蒸気エンジン、内燃機関、電気ベル、弓楽器の弦、管楽器のパイプ内の気柱、話したり歌ったりするときの声帯などで発生します。

機械的振動。

1. 振動運動。 発振の発生条件。 振動運動のパラメータ。 調和振動。

2. ばねにかかる負荷の振動。

3.数学的な振り子。 ホイヘンスの公式。

4. 物理的な振り子。 物理的な振り子の自由振動の周期。

5. 調和振動におけるエネルギーの変換。

6. 1 本の直線に沿って、互いに直交する 2 つの方向に発生する調和振動の加算。 リサジュー数字。

7. 機械的振動の減衰。 減衰振動の方程式とその解。

8. 減衰振動の特性: 減衰係数、緩和時間、対数減衰減分、品質係数。

9. 強制的な機械的振動。 共振。

10. 自己発振。 自励発振システムの例。

電気振動。 交流電流。

1. 電気振動。 発振回路。 トムソンの公式。

2. 交流。 磁場中で回転するフレーム。 オルタネーター。

3. トランスフォーマー。

4. 直流電気機械。

5. AC回路の抵抗。 起電力、電圧、電流の実効値。

6. AC回路のコンデンサ。

7. 交流回路のインダクタ。

8. 交流回路における強制発振。 電圧と電流の共振。

9. 交流回路のオームの法則。

10. 交流回路で放出される電力。

波。

1. 機械波。 波の種類とその特徴。

2. 進行波の方程式。 平面波と球面波。

3. 電波の干渉。 最小干渉と最大干渉の条件。

4. 波動回折。

5. ホイヘンスの原理。 機械波の反射と屈折の法則。

6. 定在波。 定在波方程式。 定在波の出現。 振動の固有周波数。

7. 音波。 音速。

8. 音速を超える速度で物体が動くこと。

9. 音響におけるドップラー効果。

10. 電磁波。 電磁波の予測と発見。 マクスウェル方程式の物理的意味。 ハーツの実験。 電磁波の性質。 電磁波スケール。

11. 電磁波の放射。 電磁波によるエネルギーの伝達。 ウモフ ポインティング ベクトル。

11年生のテスト用の質問。 期末試験の質問です。

「磁気」セクションのテストに関する質問。

1.磁気現象 空間、固体結晶、テクノロジーなど、場所を問わず、磁場 (静的および波動の両方) の存在に関連するあらゆる自然現象を指します。 磁気現象は磁場がないと現れません。

磁気現象のいくつかの例:

磁石の引き合い、発電機での電流の発生、変圧器の動作、オーロラ、波長21cmの原子状水素の電波放射、スピン波、スピングラスなど。

インダクタとコンデンサで構成される電気回路（図参照）を発振回路と呼びます。 この回路では、特有の電気発振が発生することがあります。 たとえば、最初の瞬間にコンデンサのプレートを正と負の電荷で充電し、その後、電荷が移動するのを許可するとします。 コイルが欠けていると、コンデンサが放電し始め、回路に短時間電流が発生し、電荷が消えます。 ここで次のことが起こります。 まず、自己誘導のおかげで、コイルは電流の増加を防ぎ、次に電流が減少し始めると、減少を防ぎます。 電流をサポートします。 その結果、自己誘導EMFはコンデンサを逆極性で充電します。最初に正に帯電したプレートは負に帯電し、2番目は正に帯電します。 電気エネルギーの損失がない場合（回路素子の抵抗が低い場合）、これらの電荷の値はコンデンサプレートの初期電荷の値と同じになります。 将来的には、移動料金のプロセスが繰り返されます。 したがって、回路内の電荷の移動は振動過程です。

電磁振動に関する USE 問題を解くには、発振回路に関する多くの事実と公式を覚えておく必要があります。 まず、回路の発振周期の公式を知る必要があります。 次に、発振回路にエネルギー保存の法則を適用できるようになります。 そして最後に（そのようなタスクはまれですが）、コイルを流れる電流とコンデンサの両端の電圧の依存性を時間通りに利用できるようになります。

発振回路における電磁振動の周期は、次の関係によって決まります。

ここで、 と はこの時点でのコンデンサの電荷とコイルの電流、 はコンデンサの静電容量とコイルのインダクタンスです。 回路要素の電気抵抗が小さい場合、コンデンサの充電とコイル内の電流が時間の経過とともに変化するという事実にもかかわらず、回路（24.2）の電気エネルギーは実質的に変化しません。 式 (24.4) から、回路内の電気振動中にエネルギー変換が発生することがわかります。コイル内の電流がゼロになる瞬間に、回路全体のエネルギーがコンデンサのエネルギーに還元されます。 コンデンサの電荷がゼロになる瞬間では、回路のエネルギーはコイル内の磁場のエネルギーにまで減少します。 明らかに、これらの瞬間には、コンデンサの電荷またはコイル内の電流が最大 (振幅) 値に達します。

回路内の電磁振動中、コンデンサの電荷は次の高調波の法則に従って時間の経過とともに変化します。

あらゆる高調波振動の標準です。 コイル内の電流は時間に対するコンデンサの電荷の微分であるため、式 (24.4) からコイル内の電流の時間依存性を見つけることができます。

物理の統一国家試験では電磁波に関する問題がよく出題されます。 これらの問題を解決するために必要な最低限の知識としては、電磁波の基本的な性質の理解と電磁波のスケールに関する知識が挙げられます。 これらの事実と原則を簡単に定式化しましょう。

電磁場の法則によれば、交流磁場は電場を生成し、交流電場は磁場を生成します。 したがって、フィールドの 1 つ (たとえば、電気) が変化し始めると、2 番目のフィールド (磁気) が発生し、次に最初のフィールド (電気)、次に 2 番目のフィールド (磁気) が再び生成されます。 電場と磁場が相互に変換され、空間を伝播するプロセスは電磁波と呼ばれます。 経験によれば、電磁波内で電界および磁界の強度ベクトルが振動する方向は、その伝播方向に対して垂直である。 これは、電磁波が横方向であることを意味します。 マクスウェルの電磁場の理論は、電荷が加速度を持って移動するときに、電荷によって電磁波が生成（放射）されることを証明しています。 特に、電磁波の発生源は発振回路です。

電磁波の長さ、その周波数 (または周期)、および伝播速度は、どの波にも有効な関係によって関連付けられます (式 (11.6) も参照)。

真空中の電磁波は高速で伝播します = 3 10 8 m/s、媒体中での電磁波の速度は真空中よりも遅く、この速度は波の周波数に依存します。 この現象を波の分散といいます。 電磁波は、弾性媒体中を伝播する波のすべての特性 (干渉、回折) を備えており、ホイヘンスの原理が当てはまります。 電磁波の唯一の特徴は、伝播に媒体を必要としないことです。電磁波は真空中でも伝播できます。

自然界では、電磁波は互いに大きく異なる周波数で観測されるため、(物理的性質は同じであるにもかかわらず) 大きく異なる特性を持ちます。 電磁波の周波数（または波長）に応じた性質の分類を電磁波スケールといいます。 このスケールの概要を簡単に説明しましょう。

周波数が10 5 Hz未満（つまり波長が数kmを超える）の電磁波を低周波電磁波といいます。 ほとんどの家庭用電化製品はこの範囲の電波を発します。

10 5 ～ 10 12 Hz の周波数を持つ波を電波と呼びます。 これらの波は、真空中の数キロメートルから数ミリメートルの波長に相当します。 これらの電波は、無線通信、テレビ、レーダー、携帯電話に使用されます。 このような波の放射源は、電磁場内を移動する荷電粒子です。 電波は、発振回路内で振動する金属の自由電子からも放射されます。

周波数が 10 12 ～ 4.3 ～ 10 14 Hz (および数ミリメートルから 760 nm までの波長) の電磁波スケールの領域は、赤外線 (または赤外線) と呼ばれます。 このような放射線の発生源は、加熱された物質の分子です。 人は5～10ミクロンの波長の赤外線を発しています。

周波数範囲 4.3 10 14 ～ 7.7 10 14 Hz (または波長 760 ～ 390 nm) の電磁放射は人間の目に光として認識され、可視光と呼ばれます。 この範囲内の異なる周波数の波は、目には異なる色として認識されます。 可視範囲内の最小周波数 4.3 10 14 の波は赤として認識され、可視範囲内の最高周波数 7.7 10 14 Hz は紫として認識されます。 可視光は、1000 °C 以上に加熱された固体の原子や分子内の電子の遷移中に放出されます。

周波数 7.7 10 14 ～ 10 17 Hz (波長 390 ～ 1 nm) の波は通常、紫外線と呼ばれます。 紫外線には顕著な生物学的影響があります。紫外線は多くの微生物を殺し、人間の皮膚の色素沈着の増加（日焼け）を引き起こす可能性があり、場合によっては過剰な照射により腫瘍性疾患（皮膚がん）の発症に寄与する可能性があります。 紫外線は太陽放射に含まれており、特殊なガス放電（石英）ランプを備えた研究室で生成されます。

紫外線領域の背後には、X 線領域 (周波数 10 17 ～ 10 19 Hz、波長 1 ～ 0.01 nm) があります。 1000V以上の電圧で加速された荷電粒子が物質中で減速するときに発生する波です。 それらは、可視光線または紫外線を通さない物質の厚い層を通過する能力を持っています。 この特性により、X 線は骨折や多くの病気を診断するために医学で広く使用されています。 X 線は生体組織に悪影響を及ぼします。 この特性のおかげで、それらは癌の治療に使用できますが、過剰な放射線照射は人体に致命的であり、体内に多くの障害を引き起こします。 X 線の波長は非常に短いため、X 線の波動特性 (干渉と回折) は、原子と同等のサイズの構造上でのみ検出できます。

ガンマ線 (-放射線) は、10 ～ 20 Hz を超える周波数 (または 0.01 nm 未満の波長) の電磁波と呼ばれます。 このような波は核プロセスで発生します。 放射線の特別な特徴は、その顕著な粒子特性です (つまり、この放射線は粒子の流れのように動作します)。 したがって、放射線はしばしば粒子の流れとして話されます。

で 問題24.1.1測定単位間の対応関係を確立するには、式 (24.1) を使用します。このことから、1 F のコンデンサと 1 H のインダクタンスを備えた回路の発振周期は秒に等しいことがわかります (答え) 1 ).

で与えられたグラフから 問題24.1.2、回路内の電磁振動の周期は 4 ミリ秒であると結論付けます (答え 3 ).

式 (24.1) を使用して、次の回路の発振周期を求めます。 問題24.1.3:
（答え 4 ）。 電磁波のスケールによれば、このような回路は長波の電波を放射することに注意してください。

振動の周期は、1 回の完全な振動の時間です。 これは、最初の瞬間にコンデンサが最大電荷で充電されている場合 ( 問題24.1.4）、周期の半分の後、コンデンサも最大電荷で充電されますが、極性は逆になります（最初に正に帯電したプレートは負に帯電します）。 そして、回路内の最大電流は、これら 2 つの瞬間の間に達成されます。 期間の 4 分の 1 が経過した後 (答え 2 ).

コイルのインダクタンスを4倍にすると( 問題24.1.5)、式 (24.1) に従って、回路内の発振周期は 2 倍になり、周波数は 2 倍になります。 半分になります（答え） 2 ).

式(24.1)より、コンデンサ容量が4倍になると( 問題24.1.6) 回路内の発振周期は 2 倍になります (答え 1 ).

キーを閉めたとき（ 問題24.1.7) 回路では、1 つのコンデンサの代わりに、並列に接続された 2 つの同一のコンデンサが機能します (図を参照)。 また、コンデンサが並列接続されている場合、それらの静電容量が加算されるため、スイッチを閉じると回路静電容量が 2 倍になります。 したがって、式 (24.1) から、発振周期は (答え) の係数で増加すると結論付けられます。 3 ).

コンデンサの電荷を周期周波数 ( 問題24.1.8）。 次に、式 (24.3) ～ (24.5) に従って、コイル内の電流は同じ周波数で振動します。 これは、電流オン時間の依存性が次のように表せることを意味します。 。 ここから、コイルの磁場のエネルギーの時間依存性がわかります。

この式から、コイル内の磁場のエネルギーは 2 倍の周波数で振動し、したがって、電荷と電流の振動周期の半分の周期で振動することがわかります (答え) 1 ).

で 問題24.1.9発振回路にはエネルギー保存則を利用します。 式 (24.2) から、コンデンサの電圧とコイルの電流の振幅値については、次の関係が成り立つことがわかります。

ここで、 と はコンデンサの電荷とコイル内の電流の振幅値です。 この式から、回路内の発振周期の関係(24.1)を使用して、電流の振幅値を求めます。

答え 3 .

電波は特定の周波数を持った電磁波です。 したがって、真空中でのそれらの伝播速度は、あらゆる電磁波、特に X 線の伝播速度と同じです。 この速度は光の速度です( 問題24.2.1- 答え 1 ).

前述したように、荷電粒子は加速度を持って移動するときに電磁波を放出します。 したがって、波は等速直線運動だけで発せられるわけではありません（ 問題24.2.2- 答え 1 ).

電磁波は、特別な方法で空間と時間内に変化し、互いに支え合う電場と磁場です。 したがって、正しい答えは、 問題24.2.3 - 2 .

条件に記載されているものから タスク 24.2.4グラフは、この波の周期が - = 4 μs であることを示しています。 したがって、式 (24.6) から m (答え) が得られます。 1 ).

で 問題24.2.5式 (24.6) を使用すると、

（答え 4 ).

電磁波受信機のアンテナには発振回路が接続されている。 波の電場は回路内の自由電子に作用し、自由電子を振動させます。 波の周波数が電磁振動の固有周波数と一致すると、回路内の振動の振幅が増加し（共振）、記録できます。 したがって、電磁波を受信するには、回路内の固有振動の周波数がこの波の周波数に近い必要があります (回路は電磁波の周波数に同調する必要があります)。 したがって、回路を 100 メートル波から 25 メートル波に再構成する必要がある場合 ( 問題24.2.6)、回路内の電磁振動の固有周波数は 4 倍に増加する必要があります。 これを行うには、式 (24.1)、(24.4) に従って、コンデンサの静電容量を 16 分の 1 に減らす必要があります (答え 4 ).

電磁波のスケール（この章の導入部分を参照）に従って、条件に記載されている最大長 タスク 24.2.7無線送信アンテナからの放射には電磁波があります (答え 4 ).

にリストされているものの中で、 問題24.2.8電磁波、X 線放射には最大周波数があります (答え 2 ).

電磁波は横波です。 これは、波の中の電界強度と磁界誘導のベクトルは常に波の伝播方向に対して垂直であることを意味します。 したがって、波が軸方向に伝播するとき（ 問題24.2.9)、電界強度ベクトルはこの軸に垂直な方向を向いています。 したがって、軸への投影は必然的にゼロに等しくなります。 = 0 (答え 3 ).

電磁波の伝播速度は、各媒体の個別の特性です。 したがって、電磁波がある媒質から別の媒質へ（または真空から媒質へ）伝わると、電磁波の速度が変化します。 式 (24.6) に含まれる他の 2 つの波のパラメーター、波長と周波数については何が言えますか。 波がある媒体から別の媒体に伝わるときに変化しますか ( 問題24.2.10）？ 明らかに、ある媒体から別の媒体に移動しても、波の周波数は変わりません。 実際、波は振動プロセスであり、ある媒体内の交流電磁場が、まさにその変化により別の媒体内に場を生成し、維持します。 したがって、ある環境と別の環境におけるこれらの周期的なプロセスの周期 (したがって周波数) は一致する必要があります (回答 3 ）。 そして、異なる媒質中の波の速度は異なるため、上記の推論と式 (24.6) から、ある媒質から別の媒質に通過するときに波長が変化することがわかります。