Импульс силы

И'мпульс си'лы, мера действия силы за некоторый промежуток времени; равняется произведению среднего значения силы F_cp на время t₁ её действия: S = F_cp t₁. И. с. — величина векторная и направлен он так же, как F_cp. Точное значение И. с. за промежуток времени t₁ определяется интегралом:

При движении материальной точки под действием силы F её количество движения получает за время t₁ приращение, равное И. с.

(mv и mv₁ — соответственно количество движения точки в начале и в конце промежутка времени t₁).

  Понятие о И. с. широко используется в механике, в частности в теории удара, где величина, равная импульсу ударной силы F_yд за время удара t, называется ударным импульсом.

Импульс электрический

Импульс электри'ческий, кратковременное изменение электрического напряжения или силы тока. Под кратким понимается промежуток времени, сравнимый с продолжительностью переходных процессов в электрических цепях. И. э. разделяют на импульсы высоковольтные, импульсы тока большой силы, видеоимпульсы и радиоимпульсы. И. э. высокого напряжения обычно получаются при разряде конденсатора на активную нагрузку и имеют апериодическую форму. Такую же форму имеют обычно и разряды молнии. Одиночные И. э. подобной формы с амплитудой от нескольких кв до нескольких Мв с фронтом волны 0,5—2 мксек и длительностью 10—10^-2 мксек применяют при испытаниях электрических устройств и оборудования в технике высоких напряжений. Скачки тока большой силы по форме могут быть аналогичны И. э. высокого напряжения (см. Импульсная техника высоких напряжений).

  Видеоимпульсами называются И. э. тока или напряжения (преимущественно одной полярности), имеющие постоянную составляющую, отличную от нуля. Различают прямоугольные, пилообразные, трапецеидальные, экспоненциальные, колоколообразные и др. видеоимпульсы (рис. 1, а—г). Характерными элементами, определяющими форму и количественные параметры видеоимпульса (рис. 2) являются амплитуда А, фронт t_ф, длительность t_и, спад t_с и скос вершины (DА), выражаемый обычно в % от А. Периодическая последовательность видеоимпульсов характеризуется частотой повторения и скважностью (отношением периода повторения к длительности И. э.). Длительность видеоимпульсов — от долей сек до десятых долей нсек (10^-9 сек). Видеоимпульсы используют в телевидении, вычислительной технике, радиолокации, экспериментальной физике, автоматике и т. д.

  Радиоимпульсом называются прерывистые ВЧ или СВЧ колебания электрического тока или напряжения (рис. 1, д), амплитуда и продолжительность которых зависят от параметров модулирующих колебаний. Длительность и амплитуда радиоимпульсов соответствуют параметрам модулирующих видеоимпульсов; дополнительный параметр — несущая частота. Радиоимпульсы используют главным образом в радиотехнике и технике связи. Длительность радиоимпульсов находится в пределах от долей сек до нсек.

  Лит.: Ицхоки Я. С., Импульсные устройства, М., 1959; Основы импульсной техники, М., 1966; Браммер Ю. А., Пащук И. Н., Импульсная техника, 2 изд., М., 1968.

  В. В. Богомазов.

Рис. 2. Видеоимпульс: А — амплитуда; t_ф — передний фронт; а — вершина; t_с — спад; б — хвост; t_и — длительность импульса; DА — скос вершины.

Рис. 1. Электрические импульсы: а, б, в, г — видеоимпульсы прямоугольной, трапецеидальной, экспоненциальной и колоколообразной формы; д — радиоимпульс.

Импульс электромагнитного поля

И'мпульс электромагни'тного по'ля, динамическая характеристика поля — количество движения, которым обладает электромагнитное поле в данном объёме. Тела, помещенные в электромагнитное поле, испытывают действие механических сил. Воздействие поля на тело при этом связано с поглощением телом электромагнитных волн или изменением направления их распространения (отражение, рассеяние, преломление). При излучении телом электромагнитных волн, в частности света, импульс тела также меняется. Так как импульс замкнутой материальной системы в результате излучения, поглощения или отражения электромагнитных волн не может измениться (в силу закона сохранения полного импульса системы), то из этого следует, что электромагнитная волна также обладает импульсом. Существование И. э. п. впервые было экспериментально обнаружено в опытах по давлению света (П. Н. Лебедев, 1899).

  Из классической теории электромагнитного поля — Максвелла уравнений — следует, что И. э. п. распределён в пространстве с объёмной плотностью

 — в системе СГС (Гаусса), или  — в системе СИ, где [ЕН] — векторное произведение напряжённостей электрического Е и магнитного Н полей, численно равное EH sin a, a — угол между E и H, с = 3×10¹⁰ см/сек — скорость света в вакууме. Таким образом, вектор плотности И. э. п. g перпендикулярен Е и Н и направлен в сторону поступательного движения правого буравчика, рукоятка которого вращается в направлении от Е к H.

  В квантовой теории электромагнитного поля (квантовой электродинамике) носителем энергии и импульса поля являются кванты этого поля — фотоны. Фотон частоты n обладает энергией hn и импульсом h n/c, где h — Планка постоянная. Существование импульса у фотона проявляется во многих явлениях. Например, обмен импульсом между электромагнитным полем и частицей имеет место в Комптона эффекте (упругом рассеянии фотонов на электронах).

  Г. В. Воскресенский.