Обобщение опытных данных о природе магнитного поля. Физический смысл интегральной и дифференциальной формулировок.

Введение в электродинамику.

Электродинамика изучает явления природы, которые обусловлены взаимодействием зарядов посредством ЭМП или воздействием ЭМП на подвижные и неподвижные заряды. ЭМП- это мат.-физ. Объект, наличие которого обуславливается его влиянием на электрические заряды.

ЭП существует, если поле воздействует на неподвижные заряды. МП существует, если поле воздействует на подвижные заряды (токи).

Но в общем случае говорят о едином объекте – ЭМП. Оно обладает энергией, импульсом и магнитным импульсом, для которого выполняются законы сохранения.

2.Обобщение опытного закона Кулона. Физический смысл интегральной и дифференциальной формулировок.

Точечный заряд- такой заряд, размеры которого гораздо меньше расстояния взаимодействия.

Формулировка закона Кулона ( первого опытного закона электродинамики):

Точечные заряды q₁ и q₂, помещенные в однородную изотропную среду, взаимодействуют друг с другом с силой

Для характеристики поля, которое создаётся зарядом q, вводятся понятия

Напряженнность:

Вектор электрического смещения:

Поток вектора электрического смещения:

Посчитаем поток вектора эл.индукции через произвольно замкнутую поверхность. Возможно 3 случая.

1 случай: заряд находится внутри замкнутой поверхности ( где Ω= )

2 случай: заряд находится вне поверхности:

3 случай: заряд находится на поверхности: , так же

Эти уравнения являются 1 группой уравнения Максвелла и говорят о том, что источником ЭП являются эл.заряды. линии векторного поля D начинаются с + зарядов и заканчиваются с – зарядов. Поток вектора эл.индукции через произвольную замкнутую поверхность определяется величиной заряда, распределенной внутри замкнутой поверхности.

Справедливость закона Кулона предполагает следующие допущения:только точечные заряды .изотропность,однородность,безграничность среды

Обобщение закона электромагнитной индукции. Физический смысл интегральной и дифференциальной формулировок.

Вторым законом, который лежит в основе электродинамики является закон об электромагнитной индукции.

Если в области, где существует переменное МП расположен замкнутый проводник, то в нём находится индукционный ток.

Причём ЭДС индукции:

ЭДС индукции- работа по перемещению единичного положительного заряда по замкнутому контуру:

Объединив :

Физ.смысл инт.формы: Работа по перемещению единичного положительного заряда вдоль произвольного замкнутого контура определяется величиной скорости изменения потока магнитной индукции через поверхность, опирающуюся на этот контур.

Физ. смысл диф формы: Вихревое поле пораждается переменным МП.

Вторая группа ур.Максвелла

4. Обобщение опытного факта отсутствия в природе магнитных зарядов. Физический смысл интегральной и дифференциальной формулировок.

Весь физический опыт показывает, что в природе отсутствуют магнитные заряды, которые подобно электрическим зарядам порождают магнитное поле.

Факт порождение эл.поля эл.зарядами описывает уравнение Максвелла:

Отсутствие в природе магнитных зарядов выражается ур:

Используя теорему Остроградского-Гаусса:

Следовательно, 3 группа ур.Максвелла

Физический смысл:

1.Магнитных зарядов в природе нет. Поток вектора индукции МП через произвольную замкнутую поверхность равен 0.

2. Магнитных зарядов в природе нет. Линии вектора индукции МП замкнуты, либо уходят в бесконечность.

Обобщение опытных данных о природе магнитного поля. Физический смысл интегральной и дифференциальной формулировок.

Рассмотрим бесконечный проводник с током, вокруг него образуется магнитное поле:

МП по произвольному замкнутому контуру определяется величиной тока, охватываемого этим контуром.

Если имеются несколько проводников, то

Эти выражения получены для прямых линий токов.

4 группа уравнений Максвелла

Физический смысл:

1.Циркуляция вектора напряжения МП по произв.замкнутому контуру определяется величиной токов проводимости и токов смещения, охватыв.этим контуром

2.Вихревое МП пораждается токами проводимости и переменным ЭП.

6.Уравнения Максвелла. Физический смысл интегральной и дифференциальной формулировок.

Интегральная формула уравнений Максвелла и физ.смысл:

источником ЭП являются эл.заряды. линии векторного поля D начинаются с + зарядов и заканчиваются с – зарядов.

Работа по перемещению единичного положительного заряда вдоль произвольного замкнутого контура определяется величиной скорости изменения потока магнитной индукции через поверхность, опирающуюся на этот контур

Магнитных зарядов в природе нет. Поток вектора индукции МП через произвольную замкнутую поверхность равен 0.

Циркуляция вектора напряжения МП по произв.замкнутому контуру определяется величиной токов проводимости и токов смещения, охватыв.этим контуром

Дифференциальная форма уравнений Максвелла и физ смысл:

Магнитных зарядов в природе нет. Линии вектора индукции МП замкнуты, либо уходят в бесконечность.

Вихревое поле пораждается переменным МП.

Магнитных зарядов в природе нет. Линии вектора индукции МП замкнуты, либо уходят в бесконечность.

Вихревое МП пораждается токами проводимости и переменным ЭП.

1.Система ур.Максвелла является полной системой уравнений,т.е. их достаточно чтобы определить 6 величин.3 компоненты вектора напряженности ЭП: и 3 компоненты вектора напряженности МП:

2.Уравнение Максвелла считается заданным распределением зарядов и распределение токов J, т.е с помощью величин I,J, находится решения этих уравнений и определяются характеристики поля и H. ( прямая задача)

3.Так же уравнения Максвелла позволяют находить по известным характеристикам поля и H распределение зарядов и распределение токов J.( обратная задача)

Уравнения Максвелла, записанные для вакуума носит название микроэлектродинамики ( ур. Максвелла Лоренца), уравнения Максвелла, записанные с учётом характеристики вещества носят названия макроэлектродинамики( ур. Максвелла-Герца)

Усреднение зарядов и токов.

В процессе усреднения микровеличин мы можем получить уравнения макровеличин.

Произведем усреднения плотности зарядов и токов:

1.разобъём все заряды и токи на два типа: свободные и связанные

Свободные- заряды, которые под действием могут перемещаться на макроскопические расстояния практически от одной границы среды к другой.( электроны в металлах и эликтролитах)

Связанные заряды- под действием возмущения могут лишь передвигаться в атомарных и молекулярных масштабах. Под действием больших возмущений связанные заряды могут перийти в свободные разряды

F -свободные

G -связанные

-токи проводимости макровеличин

- дипольный момент в единице объема

- дипольный момент

Токи связанных зарядов, которые обусловлены изменением вектора поляризации называются поляризованными токами

Усреднение токов связанных зарядов приводит к макровеличинам, которые имеют смысл изменения вектора поляризации

Связанные заряды могут совершать колебательные и вращательные движения, которые приводят к замкнут. Молек. Токам, которые обладают магнитным моментом

Величина вектора намагничивания будет меняться. Её Rot будет определяться намагничиванием.

Усреднение полей.

Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 324; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 4 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!