🔩 🙌🏾 👴🏿 Elektromagnetismus für die Kleinsten und nicht nur 🐯 🐼 🤲🏾

Wenn wir über "Maxwells Elektromagnetismus" sprechen, werden die Menschen als Ganzes in zwei Gruppen eingeteilt: Die ersteren glauben, dass sie über dieses Thema Bescheid wissen, wenn nicht alles, dann ist es genug. Weil dort nichts kompliziert ist. Letztere kennen dieses Thema nicht ganz und wollen es nicht wissen. Da unverständliche Formeln und allgemein.

An verschiedenen Stellen herumstolpern, wie bestimmte Punkte erklärt werden: Einerseits ist es überzeugend, andererseits ist es zweifelhaft, andererseits ist es falsch, andererseits ist es im Prinzip wahr ... Ich denke, es lohnt sich, es nur für den Fall zu betrachten, und da Sie von den Gründen ausgehen müssen, dann kann das "kleinste" ohne Angst vor Formeln aufsteigen.

Zunächst werden wir uns dafür interessieren, wie elektromagnetische Wellen aus "elektrischen" und "magnetischen" Feldern erzeugt und verbreitet werden, und daher sofort ein Lackmustest:

Wenn Ihnen dieses Schema bekannt ist und keinen Reflex hervorruft, der geklärt und ergänzt werden muss, um andere nicht irrezuführen, bitte ich um eine Katze. Wenn sie Ihnen bekannt ist und Sie verstehen, dass Sie es erklären müssen, dann fahren Sie fort.) Fasten ist nichts für Sie.
Wenn das Schema nicht sehr vertraut oder verständlich ist, können Sie einen Blick darauf werfen.

Um in Ordnung zu kommen, beginnen wir von weit her, nämlich nehmen wir den Kreis und betrachten ihn . Es scheint, worüber man reden kann, die Figur ist nicht einfacher. Seit unserer Kindheit haben wir gezeichnet, den Mittelpunkt auf Papier genommen und alle Punkte im gleichen Abstand vom Mittelpunkt umrissen.
Dann lernen wir andere Möglichkeiten, einen Kreis zu „zeichnen“. Es scheint, dass völlig andere Prinzipien, aber zu der gleichen Sache führen.

Nehmen Sie einen von ihnen, einen der meiner Meinung nach nützlichsten:

Geheimnis des Universums

Was war das? Nichts als die Differentialgleichung eines Kreises. Die Bedeutung davon ist:
„Es gibt zwei interagierende Einheiten. Der erste wendet Kraft an, um den zweiten zu stärken. Die zweite versucht so weit wie möglich, die erste zu schwächen. “

Wir können diese Dynamik in Form des einfachsten Diff-Systems schreiben. Gleichungen in der Welt (ohne den Exponenten) Im übertragenen

Sinne hängt die Änderung von „y“ (dh „dy“) zu jedem Zeitpunkt einer sehr kurzen Periode derselben Länge „dt“ vom Wert von „x“ ab.
Gleichzeitig hängt die Änderung von "x" (dh "dx") vom Wert von "y" ab.
Beide Gleichungen ähneln der makroskaligen mechanischen Gleichung - „Entfernung = Geschwindigkeit * Zeit“. Nur in diesem Fall sind die Segmente "dt" sehr klein (oder vielmehr unendlich klein, ändern aber nichts an der Essenz).

Hinweis zur Aufnahme

. . , , , :

Darüber hinaus sind alle diese Abhängigkeiten linear und sie wissen nichts über den Kreis. Und das Yin-Yang-Prinzip manifestiert sich in gegensätzlichen Zeichen des Einflusses eines Elements auf ein anderes.
Wenn das System nicht im Gleichgewicht ist, d.h. "X" und "y" sind nicht gleich Null. Diese Wechselwirkung, die alle Mikrosegmente der Zeit addiert, führt zu einem unendlichen Schwingungszyklus.

HTML-Code zum Beispiel

<html>
<body>
  <canvas height='300' width='300' id='cnv' style="border: 1px solid black"></canvas>
  <canvas height='300' width='200' id='cnv2' style="border: 1px solid black"></canvas>
  <script>
        var cnv = document.getElementById("cnv");
        var cx = cnv.getContext('2d');
        var cnv2 = document.getElementById("cnv2");
        var cx2 = cnv2.getContext('2d');
        var h = parseInt(cnv.getAttribute("height"));
        var w = parseInt(cnv.getAttribute("width"));
        var h2 = parseInt(cnv2.getAttribute("height"));
        var w2 = parseInt(cnv2.getAttribute("width"));
        var id = cx.createImageData(w, h);
        var id2 = cx2.createImageData(w2, h);
        var rd = Math.round;
       
        var x = 0, y = 1, x1, y1;
        var dt = 0.0001;
        var t=0;
        i=1000000; while (i--) {
		dx = -y;
		dy = x;

                x1 = x + dx*dt;
                y1 = y + dy*dt;
                
		t = t + dt;
                x = x1; y = y1;   
                
		// draw (x, y)
                drawOn(id, rd(100*x + 150), rd(100*y + 150), w, h, 0, 0, 0);
                // draw x(t), y(t)
                drawOn(id2, rd(10*t), rd(100*y + 150), w2, h2, 255, 0, 0);
                drawOn(id2, rd(10*t), rd(100*x + 150), w2, h2, 0, 0, 255);
               
        }
        drawHorizLine(id, 0, w, h/2, w, h);
        drawHorizLine(id2, 0, w2, h2/2, w2, h2);
        
        cx.putImageData(id, 0, 0);
        cx2.putImageData(id2, 0, 0);
       
        function drawOn(id, x, y, w, h, red, green, blue) {           
            if (x < w && y < h && x >=0 && y >=0) {
                var idx = 4*(x + y*w);
                id.data[idx] = red;
                id.data[idx+1] = green;
                id.data[idx+2] = blue;
                id.data[idx+3] = 255;
            }
        }
        
        function drawHorizLine(id, xFrom, xTo, y, w, h) {
            for (var x = xFrom; x < xTo; x++) {
                drawOn(id, x, y, w, h, 0, 0, 0);
            }
        }
        
  </script>
</body>
</html>

Aus der gleichen Darstellung erhalten wir als Ergebnis - die Sinus- und Cosinusfunktionen , weil "X" bzw. "y" sind sie (maßstabsgetreu).
Von hier aus ist sofort klar, warum die Ableitung des Sinus Cosinus ist, der Cosinus minus Sinus ist ... und warum die Kette der Ableitungen eine Schleife ist. Und erstreckt sich bis ins Unendliche ...

Wenn Sie sich "x" und "y" (Sinus und Cosinus) auf derselben Achse ansehen, werden sie natürlich um pi / 2 verschoben.

Also, wofür ist das alles?

Kehren wir zu den elektromagnetischen Wellen zurück. Leerer dreidimensionaler Raum. Wie Sie wissen, weisen zwei Arten von Feldern, elektrische und magnetische, eine ähnliche Beziehung zueinander auf.
Grob gesagt führt eine Änderung der Intensität des Magnetfelds zu einem Unterschied im elektrischen Potential (Faradaysches Gesetz). Außerdem erzeugt eine Änderung des elektrischen Potentials an einem Punkt im Raum ein Magnetfeld (Ampere-Gesetz).
In Maxwells Gleichungen sehen diese Abhängigkeiten zwischen "E" (elektrisches Feld) und "B" (Magnetfeld) folgendermaßen aus

(zwei zusätzliche Gleichungen reduzieren sich auf das "Energieeinsparungsgesetz", und wir sind nicht interessiert).

Bevor wir auf Details eingehen, sollten wir beachten dass dieses System diff. sehr ähnlich zu diff. ur Yin Yang. Die Hauptelemente hier sind "E", "B" und "t". Sie können die anderen Parameter ignorieren. Beispielsweise ist "J" ein externer elektrischer Effekt, den wir nicht berücksichtigen werden, und der Rest kann als Konstante betrachtet und vergessen werden.
Zusätzlich sollte beachtet werden, dass sowohl "E" als auch "B" nicht nur zwei Zahlen sind, sondern Felder dreidimensionaler Vektoren an jedem Punkt des dreidimensionalen Raums. Aber auch dies ändert auch in diesem Fall nichts radikal.

Ein wichtiges Element ist jedoch ein Dreieck mit einem Kreuz vor „E“ und „B“, dem sogenannten "Rotor" des Feldes. Wegen ihm werden gerade bestimmte Zweifel und Fragen geboren. Wir werden etwas später zum Rotor zurückkehren und sehen, was Fragen und Unklarheiten verursacht.

Wir haben also gesehen, dass die Kreisdynamik zwei verwandte Größen sind, die von Zeit zu Zeit auf demselben Diagramm zwei Wellen mit einer pi / 2-Verschiebung sind .
In gleicher Weise breitet sich eine elektromagnetische Welle von der anfänglichen Störung durch die Schleifenbildung der Intensitäten und ihrer Änderungen aus. Eine Änderung des elektrischen Feldes erzeugt ein Magnetfeld, das bei zunehmender (= Änderung) ein umgekehrtes elektrisches Feld erzeugt, das ... usw. Dies ist eine klassische (und wahre) Erklärung, die wahrscheinlich jedem bekannt ist.
Aber ... schauen wir uns das Diagramm an, mit dem alles begann:

Verschiebung ... wo ist die Verschiebung? Vektoren, die Feldintensitäten anzeigen, schwingen in einer Phase!
Der Fehler? Wir schauen uns das Wiki an. Dort ist es genauso. Fehler im Wiki? Wir schauen uns Google an. Was haben wir dort?
Einige seltsame Argumente ... Sollte es eine Verschiebung geben oder nicht? Es besteht kein Konsens. Einige sagen: "Es muss eine Verschiebung geben, überall ist alles falsch." Andere „beweisen“, was richtig ist. Schock, wie so? Eine ideale und elegante Theorie, die beim Mittagessen 300 Jahre alt ist, und einige andere Unklarheiten?

Zum Beispiel eine Erklärung: www.sciforums.com/threads/luminiferous-ether.57402

Hi BillyT,

From my understanding Vern is correct. Your citation of Maxwell's equation is a good idea, but you are incomplete. In free space you have no currents and no charges so Maxwell's 4 equations simplify down to 2 equations (considering a single spatial dimension):

dE/dx = -dB/dt
dE/dt = -c² dB/dx

So when the temporal derivative of one is maximal the spatial derivative of the other is minimal (maximally negative). If you consider a simple single-frequency sinusoidal plane wave you find that this happens for E and B in phase. In the above equations:

E = Emax cos(kx-wt)
B = Bmax cos(kx-wt)

Es stellte sich also heraus, dass sie in Phase sein sollten. Und an verschiedenen Stellen im Internet andere Variationen zu diesem Thema.

Ist es richtig Nein, falsch.

Warum ist es falsch? Weil der Feldrotor nicht seine räumliche Ableitung ist!
dE/dx- Es ist unmöglich.

An anderen Stellen „vereinfachen“ sie den Raum auf andere Weise zweidimensional und erzielen das gleiche Ergebnis. Dies ist auch unmöglich, der Rotor benötigt 3 Dimensionen (nicht weniger).

Mal sehen, was ein unglücklicher Rotor ist. Ich denke eine Sache, die aus der Schule bekannt ist.
Tatsache ist, dass eine Änderung des elektrischen Feldes ohnehin kein Magnetfeld erzeugt, sondern ein "wirbelndes". Ein typisches Beispiel ist, dass der Anfangsstrom durch den Draht, der eine Änderung des elektrischen Potentials entlang der Drahtlinie verursacht, ein um den Draht verdrilltes Magnetfeld erzeugt.

Das gleiche gilt für das sich ändernde Potential des Magnetfelds. Wenn die Änderung eine Vektororientierung aufweist, wird die Spannung um dieses herum verdrillt.

Daher ist der Rotor des Feldes kein Differential, sondern eine spezielle Möglichkeit, seinen Wert auszudrücken (wie das Ändern des Koordinatensystems), mit anderen Worten, der Rotor ist der Wert des Feldes.

Wie sieht eine kaskadierende Schleifenwelle solcher Wendungen am Ende aus?
Es ist ziemlich schwer zu beschreiben ...
Ein sehr vereinfachtes Schema sieht so aus.

Aber dies ist eine große Vereinfachung, ein solches Bild mit Ringen kommt überhaupt nicht vor, weil Alles dreht sich und es ist eher eine Spirale, die sich umeinander dreht. Aber zur gleichen Zeit und keine Spirale, weil Divergenz im Raum, und Interdependenz wird ein noch wunderbareres Bild geben.

In jedem Fall ... gibt es jedoch eine Verschiebung von pi / 2.

Was ist mit der klassischen Zeichnung? Das klassische Muster ist ein Beispiel für eine unidirektionale Welle linearer Polarisation ... So etwas wie ein Laser. Eine solche polarisierte Welle kann durch Hinzufügen von Spiegelreflexion (Stereoisomer) zu der zirkular polarisierten elektrischen Welle erhalten werden. Wird eine solche Welle zu Schwingungen des elektrischen Potentials und der magnetischen Intensität in einer Phase führen?

Es sei daran erinnert, dass die Stereoisomere rotationspolarisierter Wellen nicht symmetrisch sind, weil Die Vektoren des begleitenden Magnetfeldes werden immer rechtwinklig zur gleichen Seite gedreht.

Und deshalb ... ist es möglich? Oder vielleicht auch nicht?

Elektromagnetismus für die Kleinsten und nicht nur

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