Новости партнёров:



Электромагнитное поле

В физической науке обусловлено разграничивать объекты материального мира окружающие нас на два крупных самостоятельных класса, один из которых называется полем, а другой – веществом. Во главе принципа ему проводится схожее деление, возлежит тот факт, что в отличие от поля вещество обладает инертной массой в типичном механическом смысле этого понятия. Течение макроскопических объектов, заключающихся из вещества, описывается всеми известными законами механики.

Можно перечислить известные науке электромагнитное и гравитационное поля, обращаясь к полю как к самостоятельному виду материи, а ещё специфические виды внутриатомных полей. Исследование электромагнитного поля, выражающего себя посредством сил, воздействующих на частицы вещества, располагающие электрическим зарядом, выражается предметом электродинамики.

Дискретная структура зарядов обнаружена при помощи экспериментов. Величины, каких-либо зарядов, которые мы можем встретить в природе, кратны заряду электрона е, примерно равному 1,6∙10~19 Кл. От того, что электромагнитное поле обуславливается силами, влияющими на заряды, находящиеся в участке существования поля, а силы, представляются векторами, существует возможность изобразить электромагнитное поле при помощи математических абстрактных моделей – векторых полей.

На две группы принято разделять всю совокупность электромагнитных явлений. Электрические относятся к первой группе, а магнитные явления относятся ко второй. Как правило, соответствуя этому, дают выделение двум частным разновидностям электромагнитного поля, имеющим название магнитного и электрического поля.

Необходимо заметить, и в дальнейшем это будет довольно ясно, что ратификация о возможности соображения электромагнитного поля как суммы магнитных и электрических полей определяет признание их взаимообусловленности и внутреннего единства.

Силовым взаимодействием характеризуется электрическое поле, как с движущимися зарядами, так и с неподвижными, а также вследствие такого взаимодействия изменяется кинетическая энергия движущейся заряженной частицы вещества. Однозначно может быть представлено электрическое поле в вакууме при помощи векторного поля его напряженности Е по формуле:


F – вектор силы, влияющей на пробный заряд q. Однако если брать только исследования процессов в вакууме, то задание напряжённости электрического поля в любой точке пространства является достаточным. Тем не менее, как будет представлено ниже, для того чтобы правильно описать электрическое поле в материальных средах, к примеру, в диэлектриках, потребуется включить в рассмотрение второе векторное поле D, именованное в свою очередь полем электрического смещения или же электрической индукции.

Вектор D в вакууме связан с вектором Е соотношением


где


– размерная постоянная, экспериментально найденная и именованная электрической постоянной вакуума. В системе единиц СИ напряженность электрического поля обладает размерностью В/м; электрическое смещение имеет размерность Кл/м2.

Значительное количество задач практической электродинамики связано с анализом явлений в вакууме. От этого, где это не при каких условиях не приведет к недоразумениям, будем вектор Е для краткости называть электрическим вектором. Силовым взаимодействием характеризуется магнитное поле лишь с движущимися зарядами, при этом кинетическая энергия заряжённых тел остается постоянной. Магнитное поле в вакууме, как и в электрическом взаимодействии, может быть описано при помощи одного лишь векторного поля. Таковым полем приходится поле магнитной индукции В. Его принцип определения обусловлен тем, что точечный заряд q движущийся в электромагнитном поле со скоростью у, ощущает действие силы Fл, именуемой силой Лоренца:


В правой части первый член суммы приходится уже известной силой, определенной электрическим полем, на тот момент как второй член обуславливает составляющую силы, вызванную осуществлением магнитного поля. Перпендикулярно к траектории частицы, всегда действует магнитная часть силы Лоренца, отчего поистине не может изменить ее кинетической энергии.

Говоря по-другому, магнитное поле может применяться не в ускорении (торможении) заряженных частиц, а только в изменении конфигурации их траекторий, то есть, для фокусировки электронных пучков. Имеется достаточно обширный класс веществ в природе, помещение которых в магнитное поле приводит к существенному изменению. Магнетики и есть такие вещества. В описании явлений, совершающихся в магнетиках, задание единственного векторного поля В оказывается недостаточным. Отчего в анализ подключается второе векторное поле Н, именуемое напряженностью магнитного поля. Векторы В и H в вакууме объединены между собой соотношением


где


– размерная постоянная, именуемая магнитной постоянной вакуума. Величина В несёт в себе размерность В∙с/м2 в системе единиц СИ, а величина Н – размерность А/м. Предпочтительно магнитное поле в вакууме характеризуют его напряженностью Н; далее этот вектор нередко будем именовать просто магнитным вектором.

Сочетание бесчисленных экспериментальных результатов относящихся к магнитным и электрическим явлениям стало фундаментальным вопросом теории электромагнетизма. Этот вопрос был решён в 70 годах 19 века известным английским физиком Джеймсом Клерком Максвеллом. Он выразил уравнения, которые однозначно описывают всю совокупность электромагнитных явлений в макроскопических масштабах. В теории электромагнетизма уравнения Максвелла исполняют такую же роль, как и законы Ньютона в механике. Итоги Максвелла предоставили большой потенциал в начале в деле научного, а после и технического прогресса. Предсказанный Максвеллом теоретически, а затем экспериментально подтверждённый Генрихом Герцем, волновой характер электромагнитного поля, предстал отправным моментом в работах русского ученого, а также изобретателя радио Александра Степановича Попова.


electrokiber.ru © Все права защищены. При копировании материалов ссылка на сайт обязательна