Надо Знать

добавить знаний



Электромагнитное поле



План:


Введение

Электромагнитное поле - это поле, которое описывает электромагнитное взаимодействие между физическими телами.

Раздел физики, изучающий электромагнитное поле, называется электродинамике. Постоянные электрические поля изучаются электростатики, а отрасль физики, которая исследует постоянные магнитные поля называется магнетизмом.


1. Количественные характеристики

Электромагнитное поле характеризуется векторными величинами напряженностью электрического поля \ Mathbf {E} , вектором электрической индукции \ Mathbf {D} , вектором магнитной индукции \ Mathbf {B} и напряженностью магнитного поля \ Mathbf {H} .

В вакууме [1]

\ Mathbf {D} = \ mathbf {E} ,
\ Mathbf {B} = \ mathbf {H} .

В среде эти соотношения несправедливы через процессы поляризации и намагничивания. В общем случае

\ Mathbf {D} = \ mathbf {E} + 4 \ pi \ mathbf {P} ,
\ Mathbf {B} = \ mathbf {H} + 4 \ pi \ mathbf {I} ,

где \ Mathbf {P} - вектор поляризации, а \ Mathbf {I} - вектор намагниченности.

Конкретную связь между этими величинами определяется физическими процессами, происходит в среде и описывается формулами, которые называются материальными соотношениями.

Например для однородных изотропных сред при слабых полях и без учета опоздания и пространственной дисперсии материальные соотношения записываются:

\ Mathbf {D} = \ varepsilon \ mathbf {E} ,
\ Mathbf {B} = \ mu \ mathbf {H} ,

где ε - диэлектрическая проницаемость среды, μ - магнитная проницаемость среды.

В теории относительности электромагнитное поле описывается 4-тензором электромагнитного поля.


2. Источники электромагнитного поля

Электромагнитное поле создается зарядами. Незыблемые заряды создают электрическое поле, движущиеся заряды - электрическое и магнитное поле.


Необходимо заметить, что магнитное поле постоянных магнитов создается согласованным движением электронов в атомах, есть микроскопическими электрическими токами.

3. Воздействие на физические тела

Электромагнитное поле, которое порождается зарядами и токами, действует на заряды и токи в физических телах.

Сила, с которой электромагнитное поле действует на заряженную частицу называется силой Лоренца.

Электромагнитное поле взаимодействует также через свою магнитную составляющую из спинами частиц.

4. Энергия электромагнитного поля

Электромагнитное поле может выполнять работу по перемещению зарядов и вращения магнитных моментов, а следовательно имеет потенциальную энергию. Энергия электромагнитного поля W определяется формулой

W = \ frac {1} {8 \ pi} \ int (\ mathbf {E} \ cdot \ mathbf {D} + \ mathbf {B} \ cdot \ mathbf {H}) dV ,

где интегрирование проводится по всему пространству.

Изменение энергии электромагнитного поля со временем подчиняется уравнению непрерывности

\ Frac {dW} {dt} + \ text {div} \, \ mathbf {S} = 0 ,

где \ Mathbf {S} - вектор Пойнтинга, описывающий поток электромагнитного поля.


5. Распространения в пространстве

Электромагнитное поле создано зарядами распространяется в пространстве в виде электромагнитных волн.

Таким образом взаимодействие заряженных тел не является мгновенной. Изменение положения одного заряда вызывает изменение силы, с которой он действует на другой заряд, только через промежуток времени, необходимый для того, чтобы электромагнитная волна преодолела расстояние между зарядами. Электромагнитные волны распространяются со скоростью света.


6. Фотоны

Носителями электромагнитного поля фотоны - элементарные частицы с нулевой массой покоя.

Электромагнитные волны излучаются и поглощаются квантами с энергией \ Hbar \ omega .

Литература

  • Сугаков В. И. Электродинамика. - К. : Высшая школа, 1974. - 271 с.
  • Федорченко А. М. Классическая механика и электродинамика / / Теоретическая физика. - К. : Высшая школа, 1992. - Т. 1. - 535 с.
  • Сивухин Д. В. Электричество / / Общий курс физики. - М. : Физматлит, 2006. - Т. 3. - 656 с.
  • Тамм И. Е. Основы теории электричества. - М. : Наука, 1989. - 500 с.

См.. также

Примечания

  1. На этой странице формулы записаны с использованием естественной для электромагнитного поля системы единиц СГС Г. В системе СИ единицы для измерения различных векторных характеристик электромагнитного поля разные, поэтому вместо равенства векторов нужно записывать их пропорциональность.


Физика Это незавершенная статья по физики.
Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив ее.

код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам