Роль и значение курса ЭД для инженера.

Электродинамика изучает электромагнитные (ЭМ) явления, возникающие при движении и взаимодействии электрически заряженных частиц. Ее содержанием является учение об особом виде материи – ЭМ поле и его связях с зарядами и токами. Одним из проявлений существования ЭМ поля является воздействие его с силой Лоренца Fна движущийся со скоростью vэлектрический зарядQ

(1)

где E(p, t) – вектор напряженности электрического поля, B(p, t)вектор магнитной индукции, p – точка наблюдения, t – время.

Кроме функций E, Bдля описания ЭМ поля вводится вектор напряженности магнитного поля H(p, t) и вектор электрической индукции D(p, t).Векторы Dи Hхарактеризуют состояние среды под действием ЭМ поля. Векторы E, Dописывают электрическое поле, а B, H– магнитное поле. В ЭМ поле электрическое и магнитное поля взаимосвязаны.

ЭМ волнами называют возмущения ЭМ поля, распространяющиеся в пространстве. Свойства ЭМ поля существенно зависят от скорости изменения во времени описывающих его векторов. Важным случаем изменения во времени является гармонический закон изменения, при котором, например,

(2)

где E(p) и - амплитуда и фаза (колебаний) вектора напряженности электрического поля в точке p, - начальная фаза (колебаний) – фаза при t=0, - круговая частота, - частота колебаний, - период колебаний. В пространстве с параметрами вакуума , где λ – длина волны, c – скорость распространения волны (в вакууме) c=2,997925хм/с.

Процессы возбуждения, приема, распространения ЭМ волн, их взаимодействия с веществом в диапазоне радиоволн достаточно полно описываются уравнениями классической электродинамики – уравнениями Максвелла. В диапазонах более коротких волн определяющую роль играют процессы, имеющие квантовую природу.

Классическая (макроскопическая) электродинамика приписывает ЭМ полю только волновые свойства, а элементарным частицам – только корпускулярные. ЭМ поля могут накладываться друг на друга и существовать в одном и том же пространстве, а частицы вещества не обладают этим свойством. ЭМ поля и частицы взаимно проницаемы и существуют в одном и том же объеме, взаимодействуя друг с другом.

Квантовая электродинамика изучает законы микромира. При этом свойствами материи являются единство волновой и корпускулярной природы всех микрообъектов и взаимопревращаемость различных видов материи.

ЭМ поле есть особый вид материи, отличающийся непрерывным распределением в пространстве (ЭМ волны, поле заряженных частиц) и обнаруживающий дискретность структуры (фотоны), характеризующийся в свободном состоянии способностью распространения в вакууме (при отсутствии сильных гравитационных полей) со скоростью, близкой к м/с, оказывающий на заряженные частицы силовое воздействие, зависящее от их скорости.

Электрический зарядесть свойство частиц материи (вещества) или тел, характеризующее их взаимосвязь собственного ЭМ поля с внешним ЭМ полем; имеет два вида, известные как положительный заряд и отрицательный заряд; количественно определяется по силовому взаимодействию тел, обладающих электрическими зарядами.

В соответствии с Регламентом радиосвязи к радиоволнам (радиодиапазону) относят ЭМ волны с частотами от 3 кГц до 3 ТГц. Распределение радиоспектра по диапазонам приведено в таблице 1.

Таблица 1

Номер полосы Границы диапазона по частотам и по длинам волн Название диапазона по частотам и по длинам волн Сокращенное обозначение
русское международ.
3-30кГц 100-10км Очень низкие частоты Мириаметровые волны (сверхдлинные волны) ОНЧ (СДВ) VLF
30-300кГц 10-1км Низкие частоты Километровые волны (длинные волны) НЧ (ДВ) LF
300-3000кГц 1000-100м Средние частоты Гектометровые волны (средние волны) СЧ (СВ) MF
3-30МГц 100-10м Высокие частоты Декаметровые волны (короткие волны) ВЧ (КВ) HF
30-300МГц 10-1м Очень высокие частоты Метровые волны (ультракороткие волны) ОВЧ (УКВ) VHF
300-3000МГЦ 100-10см Ультравысокие частоты Дециметровые волны (ультракороткие волны) УВЧ (УКВ) UHF
3-30ГГц 10-1см Сверхвысокие частоты Сантиметровые волны (ультракороткие волны) СВЧ (УКВ) SHF
30-300ГГЦ 10-1мм Крайне высокие частоты Миллиметровые волны КВЧ EHF
300-3000ГГц 1-0.1мм Гипервысокие частоты Децимиллиметровые волны ГВЧ