Физика на пальцах

А если начнем двигать заряд на ниточке, то сможем засечь проявление вокруг него магнитного поля (по его действию на магнитное поле стрелки компаса, например).

Вы очень умный! И вы можете, хитро прищурившись, сказать: «Но ведь движение — штука относительная! Может двигаться заряд, а могу двигаться я сам относительно заряда. Или, допустим, еще круче — я стою напротив заряда, и он по отношению ко мне неподвижен и никаких магнитных свойств не проявляет. А мой приятель Петя начнет вокруг этого заряда носиться, как полоумный. Это означает, что заряд будет относительно Пети двигаться. Но движущийся заряд должен порождать магнитное поле. При этом относительно меня заряд неподвижен, а относительно безумного Пети — очень даже подвижен! Так что же происходит на самом деле — порождает висящий заряд магнитное поле или нет?»

А все зависит от точки зрения! Вы, стоящий неподвижно, не заметите никаких проявлений магнитного поля. А безумный Петя, если на бегу проведет эксперименты, заметит магнетизм своими приборами.

Вот вам простая аналогия. Если вы встанете так, чтобы толстое дерево загораживало вам солнце, вы солнца не увидите. А вот бегающий Петя, которому дерево солнце не загораживает, его увидит.

Результат эксперимента зависит от условий его проведения, от точки зрения экспериментатора. В науке такую точку зрения называют системой отсчета. Если вы сидите в движущемся поезде, то в вашей системе отсчета поезд неподвижен, поскольку вы движетесь вместе с ним с той же скоростью. А вот относительно системы отсчета Пети, который стоит на полустанке, и поезд, и вы очень даже подвижны и со свистом проноситесь мимо, оставив Петю со взъерошенными волосами. А нельзя стоять так близко от электрички!

В общем, электромагнитное поле есть единая природная реальность. Просто можно найти такую точку зрения для наблюдения за ней, что вам будет видна только одна грань этой реальности — магнитная либо электрическая.

К интересным делам мы сейчас переходим! Ох, к интересным!..

Смотрите. Вот мы толкнули магнит, висящий на веревочке. Он начал движение. А движущееся магнитное поле порождает рядышком поле электрическое. Которое, естественно, тоже движется (вслед за магнитом). Но движущееся электрическое поле должно, в свою очередь, порождать рядышком магнитное поле! А магнитное — снова неподалеку порождает электрическое. И так далее. Что это? Электромагнитная волна побежала вокруг во все стороны!

Вокруг силовых линий магнитного поля закручиваются силовые линии поля электрического, а вокруг тех — снова магнитного и так далее. А теперь мы раз — и остановили магнит! Генерация волны прекратилась. Но те волны, которые уже были сгенерированы ранее и успели убежать, все еще кругами разбегаются от нас в мировое пространство, постепенно затухая.

Распространение электромагнитной волны.

Можно и по-другому поступить — начать трясти или колебать электрический заряд. Тогда в пространстве вокруг него тоже начнет распространяться волна электромагнитных возмущений. Качающийся заряд колеблет вокруг себя поле совершенно точно так же, как дрожащая струна колеблет воздух, периодически толкая его вокруг себя. При этом мы слышим звук струны.

Звуки — это волны в воздухе, то есть периодически налетающие на нас уплотнения и разрежения воздуха. Мы этих периодических сгущений и разрежений прозрачного воздуха не видим. Но слышим. А электромагнитную волну можем засечь приборно.

И раз уж у нас речь зашла о разных волнах, им придется уделить некоторое внимание.

Волны — это круто!

Глава 2 Сплошные волнения

Какие бывают волны? Продольные и поперечные. Самые привычные для нас волны — на море. Вверх-вниз, вверх-вниз. Это поперечная волна, потому что среда колеблется поперек направления бега волны. Волна бежит по морю вдоль поверхности, к берегу, то есть горизонтально, а частички воды согласованно колеблются в перпендикулярном направлении — вверх и вниз. Такая же волна образуется, если колебать привязанную к дверной ручке веревку.

Поперечная волна

А есть волны продольные. Там колебания среды, по которой распространяется волна, происходят вдоль направления бега волны. Наиболее наглядный пример — растянутая пружина, толкнув которую, мы запускаем волну уплотнений и разрежений витков.

Продольная волна

Воздушные волны как раз продольные, в них распространяются сгущения и разрежения упругих молекул воздуха.

Звуковая волна

?Какие еще есть характеристики у волны?

Скорость волны. Мы про это уже говорили. Скорость зависит от среды, в которой распространяется волна. Чем она плотнее, тем выше скорость волны.

Еще одна характеристика волны — амплитуда! То есть высота волны. Амплитуда — характеристика мощности. Чем выше амплитуда, тем мощнее волна, что понятно.

Две волны с разными амплитудами