Консультация № 172305
18.09.2009, 17:07
60.00 руб.
0 1 1
Здравствуйте,уважаемые эксперты! Помогите пожалуйста решить задачу:
Плоская электромагнитная волна, уравнения которой в единицах СИ имеют вид:
E (x,t) = 140*sin(6*106 pi*t - 0.02 pi*x)
H (x,t) = 0.37*sin(6*106 pi*t - 0.02 pi*x)
распространяется в вакууме. Определить среднюю мощность, проходящую сквозь перпендикулярно расположенную к направлению распространения волны площадку 10 см2. При решении задачи следует учесть, что среднее значение квадрата синуса за период равна 0,5.
Заранее спасибо

Обсуждение

давно
Мастер-Эксперт
27822
2370
20.09.2009, 02:23
общий
это ответ
Здравствуйте, Ushastik1985.
Оба уравнения содержат один и тот же аргумент функции SIN (а в плоской "монохроматической" волне иначе и быть не может). Будем для краткости обозначать этот аргумент через α. Напомню сначала определения (см. здесь: "Вектор Умова-Пойнтинга S = [E*H] - вектор, направление которого совпадает с направлением распространения энергии в электромагнитной волне, а модуль |S| равен потоку энергии. Поток энергии - энергия, проходящая в единицу времени через сечение единичной площади". А поскольку "энергия, проходящая в единицу времени" - это и есть мощность, то её мгновенное значение P = E*H*s (1), где s = 10 см² = 10-3 м² - размер заданной площадки. Подставив (1) в исходные уравнения, получаем, с учётом принятого обозначения: P = E0*H0*(SIN(α))2*s (2), где E0 = 140 В/м - амплитуда E, H0 = 0.37 А/м - амплитуда H. Искомая средняя мощность Pср = E0*H0*s*/T*0[size=3]∫T[/size](SIN(α))2*dt (3), где T = (1/3)*10-6 с - продолжительность периода колебаний волны. Для простоты интегрирования воспользуемся известным из тригонометрии тождеством: (SIN(α))2 = 1/2 - (1/2)*COS(2*α) (4). Тогда 0[size=3]∫T[/size] = T/2 (5), поскольку 0[size=3]l[/size]-SIN(2α)[size=3]lT[/size] = 0. Окончательно имеем: Pср = E0*H0*s*/2 = 140*0.37*10-3*/2 = 0.0259 Вт = 25.9 мВт.
Форма ответа