Электромагнит майдонлар ва тўЛҚинлар I қисм ўқув қўлланма 5522000 – «Радиотехника»

I боб. ЭЛЕКТРОМАГНИТ МАЙДОН

1. 
   Электромагнит майдон ҳақида тушунча
   

Электромагнит майдон (ЭММ) – материянинг ўзига хос кўриниши бўлиб, ўзаро чамбарчас боғлиқ бўлган, бир-бирини шартли равишда ҳосил қилувчи ва тўлдирувчи электр ва магнит майдонларнинг йиғиндисидир. Ташқи ЭММ ни ажратиб турувчи алоҳида хусусияти шундан иборатки, у зарядланган зарраларга куч орқали таъсир кўрсатади. Таъсир кучи зарранинг заряди қийматига ва унинг харакат тезлигига боғлиқ. Телекоммуникация соҳасида вақт бўйича ўзгарувчан майдонлардан фойдаланилади. Бундай майдонларнинг электр қисми магнит қисмидан ажралмас ва аксинча. Бироқ, ЭММ назарияси, табиатдаги электр ва магнит майдон ҳодисаларни, тарихан доимий (стационар) майдонларни ўрганишда эгалланган тажрибага асосланиб ўрганади. Доимий электр ва магнит майдонлари бир-бирига боғлиқ бўлмаган ҳолда алоҳида мавжуд бўлиши мумкин, аммо, улар ахборот узатиш учун яроқсиз ҳисобланади. Замонавий электродинамикада, электр ва магнит майдонларини ЭММ ни ҳосил қилувчи икки алохида майдон сифатида тушунтириш сақланган.
ЭММ материя бўлганлиги сабабли, табиатда объектив равишда мавжуд, бироқ, унинг модда кўринишидаги материялардан фарқли томонлари мавжуд. Турли майдонлар, бир ҳажмда биргаликда мавжуд бўла олади, яъни хажмнинг майдонлар билан тўйиниш бўсағаси мавжуд эмас. Модда зарачалари эса, ўзаро сингиш хусусиятига эга эмас. Шу сабабли, хажм маълум миқдордагина моддаларни сиғдира олади. Модда заррачалари тинч холат массаси m₀ ва υ тезликка эга. ЭММ эса фотонлардан ташкил топган. Маълумки, фотон тинч холат массасига эга эмас, чунки доимо с≈3·10⁸ м/с тезлик билан харакатда бўлади. Моддалар бундай тезликка ҳеч қачон эриша олмайди, чунки бунда, унинг массаси чексиз қийматга эга бўлар эди
.

ЭММ электромагнит тўлқин кўринишида ҳаракатланади ва моддага ҳос бўлган инерт массага эга. Буни П.Н.Лебедев ёруғлик босимини ўлчаш борасидаги тажрибаси давомида аниқлаган. Ж.К.Максвелл эса ёруғлик ҳам электромагнит жараён эканлигини исботлаган. Кейинчалик, А.Энштейн модданинг массаси, ҳаракат тезлиги ва энергияси орасидаги қуйидаги боғлиқликни ўрнатди

W=mc² .

Бундан кўринадики, 1000 кВт қувватли радиостанция антеннаси бир соат мобайнида 4·10^-11 кг массага тенг бўлган ЭММ нурлатади. Бу масса жуда кичик бўлсада, унинг катта тезликда ҳаракатланиши етарлича қийматга эга бўлган энергияни вужудга келтиради.

Демак, модда ва ЭММ материя кўриниши сифатида бир хил хоссаларга эга, яъни, хар иккиси энергияга, массага ва ҳаракат тезлигига эга. Шу сабабли ҳам, ЭММ телекоммуникация соҳасида сигнал энергиясининг ташувчиси сифатида қўлланиши мумкин. Тўлқинли электромагнит жарёнлар нафақат эркин фазода, балки узатиш линияларида, радиоалоқа ва радиоэшиттириш техникасининг турли электродинамик қурилмаларида ҳам қўлланилади.
Мухандислик амалиётида, одатда, микроскопик ва бир атом масштабларида содир бўладиган мураккаб электромагнит жараёнларни ўрганиш талаб этилмайди. Аксарият техник масалаларда макроскопик масштаб, вақт ва фазо бўйича меъёрланган жараёнлар қизиқиш уйғотади. Меъёрлашлар модда атоми ўлчамидан анча катта бўлган (аммо фойдаланилаётган электромагнит тўлқинидан бир қанча кичик) масофаларда ҳаёлан ўтказилади. Бунда, вақт бўйича меъёрлаш интервали элементар заррачаларнинг спинли ва орбитал айланиш давридан катта, аммо ташқи ЭММ векторининг тебраниш давридан кичик. Биз томондан кўриб чиқилган ЭММ модданинг квант эффектларини эътиборга олмайди ва макроскопик (классик) электродинамика деб аталади.

2.