Учебник по физике магнетизма. Учебник по физике кгтукхти. Кафедра физики. Старостина И. А., Кондратьева О. И., Бурдова Е. В. Для перемещения по тексту электронного учебника можно использовать
![]()
|
4.4. Второе уравнение Максвелла. @Максвелл ввел понятие полного тока. Плотность полного тока ![]() В замкнутых цепях переменного тока полный ток всегда замкнут, на концах проводника обрывается лишь ток проводимости, а в диэлектрике и в вакууме между концами проводника имеется ток смещения, который замыкает цепь переменного тока. Пользуясь новыми введенными понятиями, Максвелл обобщил закон полного тока (теорему о циркуляции вектора Н). Ранее он имел вид ![]() ![]() Тогда обобщенная теорема о циркуляции вектора ![]() ![]() Это и есть второе уравнение Максвелла в интегральной форме: циркуляция вектора напряженности ![]() 4.5. Система уравнений Максвелла в интегральной форме. @Итак, первое уравнение Максвелла имеет вид ![]() Второе уравнение Максвелла ![]() Третье уравнение Максвелла – это уже знакомая нам теорема Гаусса для вектора электрического смещения: ![]() где q – суммарный заряд в объеме, ограниченном поверхностью S. Четвертое уравнение Максвелла – это теорема Гаусса для магнитного поля В, также полученная нами ранее: ![]() Если изучаемые среды несегнетоэлектрические, неферромагнитные и изотропные, между величинами индукции и напряженности магнитного и электрического полей, а также между плотностью тока и напряженностью электрического поля существуют линейные зависимости: ![]() Эти зависимости, характеризующие электрические и магнитные свойства среды, называются иногда материальными уравнениями. Уравнения Максвелла несимметричны относительно электрического и магнитного полей. Это связано с тем, что электрические заряды существуют в природе, а магнитных зарядов не существует. Если электрическое и магнитное поля стационарны, т.е. постоянны во времени, то уравнения Максвелла принимают вид: ![]() ![]() ![]() В данном случае источниками электрического поля являются только электрические заряды, а источниками магнитного поля - только токи проводимости. Электрическое и магнитное поля теперь не зависят друг от друга, что позволяет изучать их в отдельности. 4.6. Электромагнитное поле. Электромагнитные волны. @Итак, электрические и магнитные поля неразрывно связаны друг с другом. Теория, созданная Максвеллом, позволила ему предсказать существование электромагнитного поля – особой формы материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между заряженными частицами и токами. Электромагнитное поле неподвижных или равномерно движущихся заряженных частиц неразрывно с ними ![]() В ![]() екторы ![]() ![]() Электромагнитные волны пронизывают все окружающее нас пространство. В первую очередь это свет, а также радиоволны, тепловое излучение, ультра-фиолетовое, рентгеновское и γ-излучение. Все эти электромагнитные волны различаются по длине волны и, соответственно, по частоте, как показано в табл.4. 1. Таблица 4.1. Шкала электромагнитных волн
Применение электромагнитных волн в науке, технике и повседневной жизни весьма разнообразно. Самые длинные электромагнитные волны – радиоволны используются для радио- и телевизионных трансляций, радиотехники, радиолокации, радионавигации, радиоспектроскопии и т.д. Инфракрасное излучение применяют при анализе и структурных исследованиях различных веществ, спектров далеких звезд и атмосферы планет, при измерениях теплового баланса Земли. В промышленных целях ИК излучение используют для сушки древесины, лакокрасочных покрытий. Ультрафиолетовые волны находят применение в светотехнике, химических технологиях и медицине, поскольку обладают значительной биологической активностью. Обработка ИК и УФ лучами лежит в основе современных методов консервирования пищевых продуктов. Рентгеновское излучение, благодаря его высокой проникающей способности, также широко используют в медицине, науке и технике. Итак, нами рассмотрены основы магнитостатики и основные электрические и магнитные явления, происходящие с постоянными и переменными токами, покоящимися или равномерно движущимися зарядами. Изложена электромагнитная теория, позволяющая найти электрические и магнитные поля для любых точек пространства и любого момента времени. Значение этой теории огромно, так как в большинстве физических явлений преобладают электромагнитные взаимодействия. 1 Самофракийские кольца – это железные кольца с золотым ободком |