Elektrodinamika. Elektrodinamika

Elektrodinamika.

Elektrodinamika o'zgaruvchan elektromagnit maydonlarni, elektromagnit o'zaro ta'sirlarni o'rganadigan fizika bo'limi deb ataladi.
Klassik elektrodinamika deb ataladigan narsa elektromagnit maydonning xususiyatlarini va uning elektr zaryadini tashuvchi jismlar bilan o'zaro ta'siri tamoyillarini tasvirlaydi. Bu tavsif Lorents kuchining ifodasi bo'lgan Maksvell tenglamalari yordamida amalga oshiriladi.

Elektrodinamikaning asosiy tushunchalari

Elektromagnit maydon - bu zaryadlangan jismlarning o'zaro ta'sirida o'zini namoyon qiladigan materiyaning bir turi. Elektromagnit maydon ko'pincha elektr va magnit maydonlarga bo'linadi. Elektr maydoni - bu elektr zaryadli yoki o'zgaruvchan magnit maydonli jism tomonidan yaratilgan maxsus turdagi materiya. Elektr maydoni unga joylashtirilgan har qanday zaryadlangan jismga ta'sir qiladi.
Elektromagnit maydon - elektrodinamikaning asosiy predmeti, zaryadlangan jismlar bilan o'zaro ta'sirlashganda o'zini namoyon qiladigan materiya turi. Tarixiy jihatdan ikkita sohaga bo'lingan:
Elektr maydoni - har qanday zaryadlangan jism yoki o'zgaruvchan magnit maydon tomonidan yaratilgan, har qanday zaryadlangan jismga ta'sir qiladi.
Magnit maydon - zaryadlangan jismlar, spinli zaryadlangan jismlar va o'zgaruvchan elektr maydonlar natijasida hosil bo'lgan, harakatlanuvchi zaryadlar va spinli zaryadlangan jismlarga ta'sir qiladi.
Elektr zaryadlari - bu elektromagnit maydonlarni yaratishga, shuningdek, bu maydonlar bilan o'zaro aloqada bo'lishga imkon beradigan jismlarning mulki.
Elektromagnit potentsial 4 -vektor jismoniy miqdor, bu elektromagnit maydonning kosmosda tarqalishini to'liq aniqlaydi. Ajratish:
Elektrostatik potentsial 4 -vektorning vaqt komponenti
Vektor potentsiali 4 -vektorning qolgan komponentlaridan hosil bo'lgan uch o'lchovli vektor.
Poynting vektori - bu elektromagnit maydonning energiya oqimining zichligi ma'nosiga ega bo'lgan vektorli jismoniy miqdor.

Elektrodinamikaning asosiy tenglamalari

Maksvell tenglamalari klassik makroskopik elektrodinamikaning asosiy qonunlari hisoblanadi. Ular empirik ma'lumotlarni umumlashtirish natijasida olinadi. Qisqa qilib aytganda, bu tenglamalar statsionar muhit uchun elektrodinamikaning butun tarkibini aks ettiradi. Maksvellning strukturaviy va moddiy tenglamalari farqlanadi. Bu tenglamalar differentsial va integral shaklda ifodalanishi mumkin. Maksvellning tizimli tenglamalarini integral shaklda yozamiz:

magnit maydon induksiyasi vektori qayerda; - elektr maydon kuchlanishi vektori; L - yopiq pastadir, uning bo'ylab elektr maydon kuchining vektori aylanadi. Aks holda (2) tenglamani elektromagnit induktsiya qonuni deb atash mumkin. Bu tenglama o'zgaruvchan magnit maydon tufayli vorteksli elektr maydon paydo bo'lishini ko'rsatadi.

elektr zaryadi qayerda; - zaryad zichligi. Bu tenglama Ostrogradskiy - Gauss teoremasi deb ham ataladi. Elektr zaryadlari - bu elektr maydonining manbalari, erkin elektr zaryadlari mavjud.

Tenglama (4) aytadiki, magnit maydoni girdobli xarakterga ega va magnit zaryadlari yo'q.
Maksvellning tizimli tenglamalar tizimi moddaning elektr va magnit xususiyatlarini tavsiflovchi parametrlar bilan vektorlarning aloqasini aks ettiruvchi moddiy tenglamalar bilan to'ldiriladi.

nisbiy o'tkazuvchanlik qaerda, nisbiy magnit o'tkazuvchanlik, elektr o'tkazuvchanlik, elektr doimiy, magnit doimiy. Bu holda vosita izotrop, ferromagnit bo'lmagan, ferroelektrik bo'lmagan hisoblanadi.

Elektrodinamikadagi amaliy masalalarni echishda Maksvell tenglamalari boshlang'ich va chegaraviy shartlar bilan to'ldiriladi.

Elektromagnit maydonning xatti -harakatini va uning zaryadlangan jismlar bilan o'zaro ta'sirini tavsiflovchi asosiy tenglamalar:

• 
  Vakuum va muhitda erkin elektromagnit maydonning xatti -harakatini, shuningdek, manbalar bo'yicha maydon hosil bo'lishini aniqlaydigan Maksvell tenglamalari. Bu tenglamalar orasida:
  
  • 
    O'zgaruvchan magnit maydon orqali elektr maydonining hosil bo'lishini belgilaydigan Faradey indüksiyon qonuni.
    
  • 
    Maksvell tomonidan kiritilgan joy o'zgaruvchan toklarni qo'shib magnit maydonining aylanishi haqidagi teorema magnit maydonining harakatlanuvchi zaryadlar va o'zgaruvchan elektr maydoni orqali hosil bo'lishini aniqlaydi.
    
  • 
    Gaussning elektr maydon uchun teoremasi, u elektrostatik maydonning zaryadlar orqali hosil bo'lishini aniqlaydi.
    
  • 
    Magnit maydon kuch chiziqlarining yopilish qonuni.
    

• 
  Elektromagnit maydonda joylashgan zaryadga ta'sir qiluvchi kuchni aniqlaydigan Lorents kuchining ifodasi.
  

• 
  Joule -Lenz qonuni, u elektr o'tkazuvchanligi cheklangan, o'tkazuvchan muhitda issiqlik yo'qotish miqdorini aniqlaydi.
  

Alohida ahamiyatga ega bo'lgan alohida tenglamalar:

• 
  Elektr maydon uchun Gauss teoremasi va Lorents kuchini birlashtirgan va ikkalasining elektrostatik o'zaro ta'sirini aniqlaydigan Kulon qonuni nuqta to'lovlari.
  
• 
  Magnit maydonga joylashtirilgan elementar tokga ta'sir etuvchi kuchni aniqlaydigan Amper qonuni.
  
• 
  Elektrodinamikada energiyaning saqlanish qonunini ifodalovchi Poynting teoremasi.