Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Електродинаміка


Solenoid.svg

План:


Введення

Електродинаміка - розділ фізики, що вивчає електромагнітне поле в найбільш загальному випадку (тобто, розглядаються змінні поля, що залежать від часу) і його взаємодію з тілами, що мають електричний заряд ( електромагнітне взаємодія). Предмет електродинаміки включає зв'язок електричних і магнітних явищ, електромагнітне випромінювання (в різних умовах, як вільне, так і в різноманітних випадках взаємодії з речовиною), електричний струм (взагалі кажучи, змінний) і його взаємодія з електромагнітним полем (електричний струм може бути розглянуто при цьому як сукупність рухомих заряджених частинок). Будь-яке електричне і магнітне взаємодія між зарядженими тілами розглядається в сучасній фізиці як здійснюване за посередництвом електромагнітного поля, і, отже, також є предметом електродинаміки.

Найчастіше під терміном електродинаміка за замовчуванням розуміється класична електродинаміка; для позначення сучасної квантової теорії електромагнітного поля і його взаємодії із зарядженими частинками зазвичай використовується стійкий термін квантова електродинаміка.


1. Основні поняття

Основні поняття, якими оперує електродинаміка, включають в себе:


2. Основні рівняння

Основними рівняннями, що описують поведінку електромагнітного поля і його взаємодія із зарядженими тілами є:

Приватними рівняннями, що мають особливе значення є:


3. Зміст електродинаміки

Основним змістом класичної електродинаміки є опис властивостей електромагнітного поля і його взаємодії із зарядженими тілами (заряджені тіла "породжують" електромагнітне поле, є його "джерелами", а електромагнітне поле в свою чергу діє на заряджені тіла, створюючи електромагнітні сили). Цей опис, окрім визначення основних об'єктів і величин, таких як електричний заряд, електричне поле, магнітне поле, електромагнітний потенціал, зводиться до рівнянь Максвелла в тій чи іншій формі і формулою сили Лоренца, а також зачіпає деякі суміжні питання (пов'язані з математичної фізики, додатків, допоміжним величинам і допоміжним формулами, важливим для програм, як наприклад вектор щільності струму або емпіричний закону Ома). Також цей опис включає питання збереження і перенесення енергії, імпульсу, моменту імпульсу електромагнітним полем, включаючи формули для щільності енергії, вектора Пойнтінга і т. п.

Іноді під електродинамічними ефектами (на противагу електростатиці) розуміють ті суттєві відмінності загального випадку поведінки електромагнітного поля (наприклад, динамічну взаємозв'язок між змінними електричним і магнітним полем) від статичного випадку, які роблять приватний статичний випадок набагато простішим для опису, розуміння і розрахунків.


4. Спеціальні розділи електродинаміки

  • Електростатика описує властивості статичного (не мінливого з часом або мінливого досить повільно, щоб "електродинамічними" ефектами можна було знехтувати, тобто, коли в рівняннях Максвелла можна відкинути, через їх малості, члени з похідними за часом) електричного поля і його взаємодії з електрично зарядженими тілами ( електричними зарядами), які також нерухомі або рухаються з досить малими швидкостями (чи, може, якщо є і швидко рухомі заряди, але вони досить малі за величиною), щоб створювані ними поля можна було приблизно розглядати як статичні. Зазвичай при цьому мається на увазі і відсутність (або пренебрежимо малість) магнітних полів. [1]
  • Магнітостатики досліджує постійні струми (і постійні магніти) і постійні магнітні поля (поля не змінюються в часі або змінюються настільки повільно, що швидкістю цих змін в розрахунку можна знехтувати), а також їх взаємодію.
  • Електродинаміка суцільних середовищ розглядає поведінку електромагнітних полів в суцільних середовищах.
  • Релятивістська електродинаміка розглядає електромагнітні поля в рухомих середовищах.

5. Прикладне значення

Електродинаміка лежить в основі фізичної оптики, фізики розповсюдження радіохвиль, а також пронизує практично всю фізику, так як майже у всіх розділах фізики доводиться мати справу з електричними полями і зарядами, а часто і з їх нетривіальними швидкими змінами і рухами. Крім того, електродинаміка є зразковою фізичної теорією (і в класичному і в квантовому своєму варіанті), що поєднує дуже велику точність розрахунків і прогнозів з впливом теоретичних ідей, народжених в її області, на інші галузі теоретичної фізики.

Електродинаміка має величезне значення в техніці і лежить в основі: радіотехніки, електротехніки, різних галузей зв'язку та радіо.


6. Історія

Першим доказом зв'язку електричних і магнітних явищ стало експериментальне відкриття Ерстед в 1819 - 1820 породження магнітного поля електричним струмом. Він же висловив ідею про деяке взаємодії електричних і магнітних процесів в просторі, що оточує провідник, однак у досить неясною формі.

В 1831 Майкл Фарадей експериментально відкрив явище і закон електромагнітної індукції, що стали першим ясним свідченням безпосередньої динамічної взаємозв'язку електричного і магнітного полів. Він же розробив (стосовно до електричного і магнітного полів) основи концепції фізичного поля і деякі базисні теоретичні уявлення, що дозволяють описувати фізичні поля, а також 1832 передбачив існування електромагнітних хвиль.

В 1864 Дж. К. Максвелл вперше опублікував повну систему рівнянь " класичної електродинаміки ", що описує еволюцію електромагнітного поля і його взаємодію з зарядами і струмами. Він висловив теоретично обгрунтоване припущення про те, що світло є електромагнітної хвилею, тобто об'єктом електродинаміки.

В 1895 Лоренц завершив побудова класичної електродинаміки, описавши взаємодія електромагнітного поля з (рухомими) точковими зарядженими частинками.

У середині XX століття була створена квантова електродинаміка - одна з найбільш точних фізичних теорій.


Примітки

  1. Хоча можна вважати, що це робиться в цілому скоріше лише для спрощення викладу, оскільки поєднання електростатики і магнітостатики (їх спільне застосування в рамках одного завдання) в принципі досить тривіально щоб не представляти труднощів, зберігаючи майже всі переваги того чи іншого наближення. Завдання ж, коли це актуально, досить часті.

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Релятивістська електродинаміка
Квантова електродинаміка
Диполь (електродинаміка)
Диполь (електродинаміка)
Електродинаміка суцільних середовищ
Струм зміщення (електродинаміка)
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru