Допустимая объемная плотность энергии электромагнитной волны равна 2,2*10⁻¹⁰. Как можно найти максимальную напряжённость электрического поля этой волны в воздухе и её интенсивность?

Физика 11 класс Электромагнитные волны допустимая объемная плотность энергии электромагнитная волна максимальная напряжённость электрического поля интенсивность волны физика 11 класс формулы электромагнитных волн расчет напряженности поля энергия волны свойства электромагнитных волн физические задачи 11 класс Новый

Ответ:

Объяснение:

Мы знаем, что допустимая объемная плотность энергии электромагнитной волны (ω) равна 2,2·10⁻¹⁰ Дж/м³. Нам нужно найти максимальную напряжённость электрического поля (Emax) этой волны в воздухе и её интенсивность (I).

Для начала, давайте вспомним, что объемная плотность энергии электромагнитного поля определяется по формуле:

• ω = ε · ε₀ · (Emax)²

Где:

• ε - диэлектрическая проницаемость среды, в нашем случае для воздуха можно принять равной 1;
• ε₀ - электрическая постоянная, равная примерно 8,85·10⁻¹² Ф/м;
• Emax - максимальная напряжённость электрического поля.

Теперь мы можем выразить Emax из этой формулы:

• Emax = √(ω / (ε · ε₀))

Подставляем наши значения:

• ω = 2,2·10⁻¹⁰ Дж/м³;
• ε = 1;
• ε₀ = 8,85·10⁻¹² Ф/м.

Теперь подставим значения в формулу:

• Emax = √(2,2·10⁻¹⁰ / (1 · 8,85·10⁻¹²)) ≈ √(24,86) ≈ 4,99 В/м.

Таким образом, максимальная напряжённость электрического поля составляет примерно 5 В/м.

Теперь перейдем к расчету интенсивности электромагнитной волны. Интенсивность (I) связана с объемной плотностью энергии и скоростью света (c) по следующей формуле:

• I = c · ω

Где скорость света (c) в вакууме равна примерно 3·10⁸ м/с. Подставим наши значения:

• I = 3·10⁸ м/с · 2,2·10⁻¹⁰ Дж/м³ = 66 мВт/м².

Таким образом, интенсивность данной электромагнитной волны составляет 66 мВт/м².

Итак, резюмируя:

• Максимальная напряжённость электрического поля Emax ≈ 5 В/м;
• Интенсивность I ≈ 66 мВт/м².