Hacer Ondas Electromagnéticas realmente se propagan a través de un continuo de Inducción?

Question

Muchas veces he visto que se decía que en una Onda Electromagnética el cambio de Campo Eléctrico componente crea el Componente de Campo Magnético y el Campo Magnético cambiante Componente a su vez crea un Campo Eléctrico Componente. Esto se utiliza como una explicación de que las Ondas Electromagnéticas son "autosuficiente" y no requieren de un medio.

Hacer los Físicos modernos pensar realmente acerca de las Ondas Electromagnéticas de esta manera? Es este tipo de propagación "mecanismo" realmente necesario?

La primera cosa que he notado es que el Campo Eléctrico y Magnético Componentes oscilan en fase que sugiere (al menos para mí) de que la energía no está siendo transferido entre ellos, ya que ambos lleguen a su máximo simultáneamente.

Así parece como si el Campo Magnético sería demasiado débil en 1/c proporcional a re-crear un Campo Eléctrico ~300 millones de veces más fuerte que ella. (Ver los comentarios.)

Por último, si las Ondas Electromagnéticas son simplemente cambios en el Campo Electromagnético se propaga a través del espacio es cualquier tipo de adicionales "mecanismo" aunque realmente necesario?

Answer 1

Hacer los Físicos modernos pensar realmente acerca de las Ondas Electromagnéticas en este manera? Es este tipo de propagación "mecanismo" realmente necesario?

Espero existe variabilidad entre todas las personas que estudian las ecuaciones de Maxwell. Aquí está mi toma. Las ecuaciones y todas las cantidades que contienen son abstracciones matemáticas. Utilizamos estas abstracciones en las formas prescritas para venir para arriba con algunas de las predicciones de los valores de campo, poderes, etc. Hacemos un mapa de estas predicciones observables, medibles fenómenos como resistencias de calefacción o agujas de parpadeo en un dial. La forma de conseguir estas predicciones realmente no depende de cómo usted piensa acerca de los detalles de la propagación. Las soluciones a las ecuaciones de Maxwell son, independientemente de cómo usted piensa acerca de ellos. Nosotros, a continuación, salir y hacer algunos experimentos para ver si nuestras predicciones igualado nuestras mediciones. Cuando hacemos esto, nos encontramos con que las ecuaciones de Maxwell son buenos predictores de cada observó clásica EM fenómeno. En este contexto, las preguntas acerca de la naturaleza de la $E$ $B$ "crear" unos a otros vuelto una especie de sentido. Lo que tenemos es una teoría que describe el experimento cuando la usamos. Cómo elegimos interpretar los detalles de la teoría de no cambiar las predicciones; los únicos beneficios que pensar en ello una particular forma u otra, es para ayudarnos a intuir, recordar, explicar o razonar acerca de la teoría. En esas zonas, me parece la idea de que "$E$ engendra $B$ engendra $E$ engendra $B$ engendra ..." puede ser útil para recordar los dos curl de las ecuaciones y la forma en que se combinan en ecuaciones de onda, o de cómo el Yee cuadrícula FDTD método funciona. Pero si me preguntan si esto es lo que "realmente" ocurre cuando le doy la vuelta en el interruptor de la luz, mi respuesta es "puedo predecir muchas cosas útiles acerca de la luz cuando el interruptor está volteado sin saber la respuesta a su pregunta."

Answer 2

Sí, las ondas electromagnéticas de hecho se propagan a través de un continuo de inducción. De hecho, esta fue la brillante característica de que Maxwell añadido a la teoría que le permitió escribir las ecuaciones que puede ser formado en las ecuaciones de onda.

Faraday había demostrado que el cambio de los campos magnéticos inducen campos eléctricos, que ahora se escribe como

$$ \nabla \times \vec E = - \frac{\partial \vec B}{\partial t} $$

Oersted demostró que un cable de carga actual induce un campo magnético, que se cuantitativamente estudiado y puesto en forma matemática por Ampere:

$$ \nabla \times \vec B = \mu_0 \vec J $$

Pero una (idealizado) cable de carga actual no es un cambio de campo eléctrico.

Maxwell, a través de un experimento de pensamiento, ideó la llamada corriente de desplazamiento. Esencialmente, Un cable de carga de un condensador lleva una corriente que genera un campo magnético. Sin embargo, un Amperian de la superficie que pasa por el medio del condensador no está perforado por la corriente, por lo que no debería haber ningún campo magnético. Maxwell se dio cuenta de que el cambio de campo E en el capacitor debe también generar un campo magnético. Con esta observación, añadió el llamado Maxwell término a la ley de Ampere:

$$ \nabla \times \vec B = \mu_0 \bigg( \vec J + \epsilon_0 \frac{\partial \vec E}{\partial t} \bigg ) $$

Añadir a esto el origen de ecuaciones (véase el este, o de cualquier otra fuente (NPI)), hacer un poco de álgebra vectorial, y se obtiene el famoso ecuaciones de onda:

$$ \frac{1}{\mu_0 \epsilon_0} \frac{\partial \vec E}{\partial t} - \nabla ^2 \vec E = 0 $$

y

$$ \frac{1}{\mu_0 \epsilon_0} \frac{\partial \vec B}{\partial t} - \nabla ^2 \vec B = 0 $$

Así, una onda EM consiste en un continuo proceso de inducción de campos eléctricos y magnéticos.

Answer 3

Creo que siempre es bueno tratar de comprender intuitivamente los fenómenos físicos tanto como sea posible en lugar de confiar ciegamente en las ecuaciones. Mientras todavía es factible, como en la clásica del electromagnetismo y no tanto por la mecánica cuántica, por ejemplo.

Si las Ondas Electromagnéticas son simplemente cambios en el Campo Electromagnético se propaga a través del espacio es cualquier tipo de adicionales "mecanismo" aunque realmente necesario?

Esto suena como usted está tratando de asimilar las ondas electromagnéticas como la propagación de la perturbación de un medio (en el espacio, también conocido como éter en Maxwell era). Para deshacerse de que la intuición es lo que permitió a Einstein para desarrollar la relatividad especial. Así que sí, el auto-sostenimiento de la intuición es una mejor intuición.

La primera cosa que he notado es que el Campo Eléctrico y Magnético Componentes oscilan en fase que sugiere (al menos para mí) de que la energía no está siendo transferido entre ellos, ya que ambos lleguen a su máximo simultáneamente.

A la derecha, como la ola de avances, no se que tiene que estar fuera de fase por lo que E entretiene B y, a continuación, de forma secuencial B entretiene E. Esto realmente sucede simultáneamente: en un momento dado, los cambios en la B de generar cambios en E en sus alrededores, y en ese mismo momento y el tiempo , los cambios en E generar cambios en B en su entorno.

Answer 4

Bueno, en realidad el campo eléctrico nunca se propaga. Sí es cierto que el e-campo de inducecs un campo magnético que, en realidad, se propaga y cuando llega otra antena se reproduce la misma corriente que lo hizo (esto es cómo realmente un chagigng m-campo produce un cambio de campo e y viceversa). Entonces este inducida por e-campo de nuevo produce otro m-campo. Este m-campo de nuevo viaja a través del vacío o de lo que sea llegar a otro transmisor. Esta es la forma en que funciona. El campo e es simplemente inducida en las antenas que causa el movimiento actual. Y esto no viajar a cualquier parte, sino simplemente induce un m-campo que llega a otro transmisor. Esa es la imagen correcta