- •1.Электрические заряды и их свойства.
- •2. Сила и плотность постоянного электрического тока.
- •3.Циркуляция вектора намагниченности.
- •1.Закон Кулона.
- •2.Уравнение непрерывности.
- •3.Напряженность магнитного поля. Циркуляция вектора н.
- •1.Электрическое поле. Напряженность поля.
- •2.Закон Ома для однородного проводника в интегральной и локальной форме. Следствия.
- •3.Связь между вектором намагниченности и н, а также между в и н.
- •1.Потенциал.
- •3.Условия на границе двух магнетиков.
- •1.Связь между напряженностью и потенциалом поля.
- •2.Закон Ома в интегральной форме для неоднородного участка цепи.
- •3.Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца.
- •1.Поток вектора е. Теорема Гаусса в интегральной форме.
- •2.Правила Кирхгофа.
- •3.Природа эл.Магн. Индукции (контур движется в магнитном поле).
- •1.Дифференциальная форма теоремы Гаусса для вектора е.
- •2.Мощность постоянного тока.
- •3.Природа эл.Магн. Индукции (контур покоится в переменном магнитном поле).
- •1.Электрический диполь.
- •2.Закон Джоуля – Ленца.
- •3.Самоиндукция.
- •1.Сила, действующая на диполь во внешнем электрическом поле.
- •2.Взаимодействие проводников с током.
- •3.Взаимная индукция.
- •1.Момент сил, действующих на диполь, энергия диполя в поле.
- •1) Под действием результирующей силы он перемещается в область более сильного поля,
- •2) Момент сил стремится установить диполь так, чтобы .
- •3.Классификация магнетиков.
- •1.Поляризация диэлектриков.
- •2.Магнитное поле движущегося заряда.
- •3.Энергия магнитного поля.
- •1.Объемные и связанные заряды диэлектрика.
- •2.Закон Био – Савара.
- •3.Магнитные свойства атомов. Магнитомеханическое отношение.
- •1.Электрическое поле в диэлектрике.
- •2.Сила Лоренца.
- •3.Опыт Эйнштейна и де – Хааса.
- •1.Поляризованность. Связь между р и е.
- •2.Закон Ампера.
- •3.Собственный механический и магнитный моменты электрона. Магнетон Бора.
- •1.Теорема Гаусса для вектора р.
- •2.Сила и момент сил, действующие на контур с током в однородном магнитном поле.
- •3.Диамагнетизм.
- •1.Вектор электрического смещения. Теорема Гаусса для вектора d. Линии вектора d.
- •2.Сила и момент сил, действующие на контур с током в неоднородном магнитном поле.
- •3.Магнитные моменты атомов.
- •1.Теорема о циркуляции вектора е. Потенциальное поле.
- •2.Теорема Гаусса для вектора в.
- •3.Парамагнетизм.
- •1.Условия для электростатического поля на границе двух диэлектриков.
- •2.Теорема о циркуляции вектора в.
- •1.Проводник во внешнем электрическом поле.
- •2.Импульс и плотность импульса эл.Магн. Поля.
- •3.Вихревое электрическое поле.
- •1.Поле у поверхности проводника.
- •2.Циркуляция и ротор электростатического поля.
- •3.Ток смещения. Теорема о циркуляции вектора н.
- •2. (Дивергенция и ротор электростатического поля). Давление эл.Магн. Волны
- •3.Система уравнений Максвелла в интегральной форме.
- •1.Энергия заряженного проводника.
- •2.Намагничение вещества. Вектор намагниченности.
- •3.Система уравнений Максвелла в дифференциальной форме.
- •1.Энергия заряженного конденсатора.
- •3.Электромагнитная волна.
- •Циркуляция вектора намагниченности.
- •1.Энергия и плотность энергии электростатического поля.
- •2.Циркуляция вектора намагниченности.
- •3.Энергия эл.Магн. Волны. Вектор Пойнтинга.
- •1.Энергия взаимодействия электрических зарядов.
- •2.Напряженность магнитного поля. Циркуляция вектора н.
- •3.Система уравнений Максвелла.
2. (Дивергенция и ротор электростатического поля). Давление эл.Магн. Волны
Пусть падающая нормально на поверхность эл.магн. волна полностью поглощается этим телом. Импульс, сообщаемый единице поверхности в единицу времени, равен давлению на эту поверхность:
.
Здесь
путь, который проходит волна в единицу
времени.
Следовательно, для поглощающей поверхности можно записать:
.
Эта величина изменяется с большой частотой поля, 1014 с-1, измерить приборами можно только ее среднее значение:
Для полностью отражающей поверхности давление будет в два раза выше. Величина давления эл.магн. волны очень мала. Например, в яркий солнечный день давление света: =10-6 Н/м2.
Измерить давление света удалось Лебедеву П.Н. в 1900 г. на твердые тела и в 1910 на молекулы газа. Результаты оказались в согласии с эл.магн. теорией Максвелла. За эти работы Лебедеву была присуждена Нобелевская премия.
3.Система уравнений Максвелла в интегральной форме.
С введением тока смещения теория электромагнитного поля была полностью завершена. Открытие тока смещения позволило Максвеллу создать единую теорию электрических и магнитных явлений, которая не только объяснила различные явления электричества и магнетизма, но и предсказала ряд новых явлений, экспериментально подтвержденных в дальнейшем (объяснить природу света, определить скорость света и др.). Следствием из теории Максвелла является вывод о существовании электромагнитных волн.
До сих пор рассматривались отдельные части электромагнитной теории. Полную картину можно представить в виде системы фундаментальных уравнений электродинамики, называемых уравнениями Максвелла в неподвижных средах. В интегральной форме уравнения выражают соотношения между характеристиками электрического и магнитного полей зарядов и токов для мысленно проведенных в пространстве замкнутых контуров и поверхностей. Они имеют вид:
(1)
(2)
(3)
(4)
Уравнения
(1-4) содержат всю совокупность сведений
об электромагнитном поле. Они играют
такую же роль в электродинамике, как
уравнения Ньютона в механике. Основной
задачей электродинамики является
вычисление характеристик электромагнитного
поля заданной системы электрических
зарядов и токов, при этом параметры
среды
считаются известными.
Содержание уравнений заключается в следующем:
Первое уравнение связывает циркуляцию вектора электрического поля любой природы с изменениями во времени магнитного поля и по существу является выражением закона электромагнитной индукции Фарадея. Оно определяет причину, характер и величину возникающего электрического поля.
Второе уравнение устанавливает связь между токами проводимости и смещения и порождаемым ими магнитным полем. Оно утверждает, что магнитное поле возникает при движении электрического заряда (токи проводимости ) и при изменении электрического поля:
.
Принципиально новым является то, что магнитное поле может возникать в вакууме за счет изменения электрического поля и не связано с движением зарядов, т.е. в явлении, обратном электромагнитной индукции Фарадея.
Из уравнений (1, 2) видно, что электрическое и магнитное поля нельзя рассматривать независимо, т.к. изменение во времени одного из них возбуждает другое и, наоборот. Поэтому, имеет смысл говорить о совокупности этих полей, т.е. об электромагнитном поле.
Однако,
если поля стационарны,
,
,
то уравнения распадаются на две группы
независимых уравнений:
1)
,
2)
,
.
В этом случае их можно изучать отдельно.
Уравнения
(1) и (2) симметричны относительно
электрического и магнитного полей, если
не учитывать знаки перед производными
и
.
Знак (-) в первом уравнении Максвелла
связан с правилом Ленца и следует из
закона сохранения энергии. Если бы знаки
в уравнениях (1) и (2) совпадали, то небольшое
увеличение электрического поля вызывало
бы рост магнитного поля до бесконечности
и, наоборот, уменьшение электрического
поля приводило бы к уменьшению магнитного
до его полного исчезновения.
Различие
в знаках подчеркивает тот факт, что
линии вихревого электрического поля,
созданного изменением магнитного поля
,
образуют левовинтовую систему, а линии
магнитного поля, созданного изменением
электрического поля
,
образуют с вектором
правовинтовую систему, рис.10.3.
Третье
уравнение это теорема Гаусса, которую
Максвелл обобщил для любого электрического
поля, как стационарного, так и переменного.
Из уравнения видно, что источниками
поля вектора
являются сторонние заряды. Источниками
поля вектора
,
заметим, есть как сторонние, так и
связанные заряды. Это можно показать,
записав для вектора
,
а для потока вектора
:
и
.
Подставляя последний интеграл в
предыдущий, получим:
,
т.е.
действительно создается как сторонними
так и связанными зарядами.
Четвертое уравнение это теорема Гаусса для вектора , обобщенная Максвеллом для всякого магнитного поля: стационарного и переменного, в вакууме и в среде. Оно указывает на то, что магнитное поле есть вихревое, что линии вектора замкнуты, что магнитные заряды отсутствуют в природе.
Приведенные рассуждения не являются доказательствами уравнений. Их нельзя “вывести”. Уравнения являются постулатами электродинамики, полученными в ходе обобщения экспериментальных даных
Б22
Энергия заряженного проводника.
Намагничение вещества. Вектор намагниченности.
Система уравнений Максвелла в дифференциальной форме.
