Класична електродинаміка: відмінності між версіями
| [неперевірена версія] | [неперевірена версія] |
Вилучено вміст Додано вміст
Немає опису редагування |
Kirsim (обговорення | внесок) м Відкинути редагування 46.149.181.139 до зробленого Tar94 |
||
Рядок 23:
== 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, додаткам, 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 тощо
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.
== Спеціальні розділи електродинаміки ==
* [[Електростатика]] описує властивості статичного (не змінного за часом або такого, що змінюється достатньо 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 із електрично зарядженими тілами (електричними зарядами), які також нерухомі або рухаються з досить малими швидкостями (чи, може, якщо є і є заряди, що швидко рухаються, 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 нехтуванням впливу через незначну силу) магнітних полів.
* [[Магнітостатика]] досліджує постійні струми (і постійні магніти) та 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 у суцільних середовищах.
* [[Релятивістська електродинаміка]] розглядає електромагнітні поля в рухомих середовищах.
== Основні поняття ==
Основні поняття, якими оперує електродинаміка, включають в себе:
* [[Електромагнітне поле]] — це основний предмет вивчення електродинаміки, вид [[Матерія (фізика) | матерії]], що виявляється при взаємодії із [[Електричний заряд|зарядженими]] тілами. Історично поділяється на два поля:
** [[Електричне поле]] — створюється будь-яким зарядженим тілом, або змінним магнітним полем, впливає на будь-яке заряджене тіло.
** [[Магнітне поле]] — створюється рухомими зарядженими тілами, зарядженими тілами, що мають [[спін]], і змінними електричними полями, впливає на рухомі заряди і заряджені тіла, що мають спін.
* [[Електричний заряд]] — це [[Фізична властивість | властивість]] тіл, що дозволяє їм взаємодіяти з електромагнітними полями: створювати ці поля, будучи їх ''джерелами'', і піддаватися ([[Сила | силовій]]) дії цих полів.
* [[Електромагнітний потенціал]] — [[4-вектор]]на [[фізична величина]], що повністю визначає розподіл електромагнітного поля в просторі. У тривимірній електродинаміці формулюванні з нього виділяють:
** [[Потенціали електромагнітного поля | Скалярний потенціал]] — часова компонента 4-вектора
** [[Векторний потенціал| Векторний потенціал]] — тривимірний вектор, що утворений компонентами 4-вектора, які залишилися.
* [[Вектор Пойнтінга]] — векторна фізична величина, що має сенс [[густина потоку енергії | густини потоку енергії]] електромагнітного поля.
== Основні рівняння ==
Основними рівняннями, що описують поведінку електромагнітного поля і його взаємодія із зарядженими тілами є:
* [[Рівняння Максвелла]], що визначають поведінку вільного електромагнітного поля у [[вакуум]]і та середовищі, а також генерацію поля джерелами. Серед цих рівнянь можна виділити:
** [[Теорема Гауса]] (закон Гауса) для електричного поля, що визначає створення електростатичного поля зарядами.
** Закон замкнутості силових ліній магнітного поля ([[соленоїд|соленоїдного]] магнітного поля); він же — [[Теорема Гауса#Теорема Гауса для магнітної індукції | закон Гауса для магнітного поля]].
** [[Закон індукції Фарадея]], що визначає генерацію електричного поля змінним магнітним полем.
** [[Закон Ампера-Максвелла]] — [[теорема про циркуляцію магнітного поля]] з додаванням [[Струм зміщення | струмів зміщення]], введених Максвеллом, визначає генерацію магнітного поля рухомими зарядами та змінним електричним полем.
* Вираз для [[Сила Лоренца | сили Лоренца]], що визначає силу, що діє на заряд, який знаходиться в електромагнітному полі.
* [[Закон Джоуля-Ленца]], що визначає величину теплових втрат в провідному середовищі з кінцевою провідністю, при наявності в ній електричного поля.
Частковими рівняннями, що мають особливе значення є:
* [[Закон Кулона]] — в [[Електростатика | електростатиці]] — закон, що визначає електричне поле (напруженість та/або потенціал) точкового заряду; також законом Кулона називається і подібна формула, яка визначає електростатичну взаємодію (силу, або потенцальну енергію) двох точкових зарядів.
* [[Закон Біо-Савара]] — в [[магнітостатика | магнітостатиці]] — основний закон, що описує породження магнітного поля струмом (аналогічний за своєю роллю в магнітостатиці закону Кулона в електростатиці).
* [[Закон Ампера]], що визначає силу, яка діє на елементарний струм, поміщений у магнітне поле.
* [[Теорема Пойнтінга]], що виражає собою [[закон збереження енергії]] в електродинаміці.
* [[Закон збереження заряду]].
== Історія ==
Першим доказом зв'язку електричних і магнітних явищ стало експериментальне відкриття [[Ганс Християн Ерстед| Ерстед]] у [[1819]]—[[1820]] породження магнітного поля електричним струмом. Він же висловив ідею про деяке взаємодії електричних і магнітних процесів у просторі, що оточує провідник, однак у досить нечіткій формі.
У [[1831]] [[Майкл Фарадей| Майкл Фарадей]] експериментально відкрив явище і закон [[електромагнітна індукція | електромагнітної індукції]], що стали першим ясним свідченням безпосереднього динамічного 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 у [[1832]] році передбачив існування електромагнітних хвиль.
У [[1864]] [[Джеймс Клерк Максвелл | Дж. К. Максвелл]] вперше опублікував повну [[Рівняння Максвелла | систему рівнянь]] «класичної електродинаміки», що описує еволюцію [[електромагнітне поле | електромагнітного поля]] і його взаємодію із зарядами і струмами. Він висловив теоретично обгрунтоване припущення про те, що [[видиме випромінювання | світло]] є [[електромагнітна хвиля | електромагнітною хвилею]], тобто об'єктом електродинаміки.
У [[1895]] році [[Гендрік Антон Лоренц| Лоренц]] завершив побудову класичної електродинаміки, описавши взаємодію електромагнітного поля з (рухомими) точковими зарядженими частинками.
У середині [[XX століття]] була створена [[квантова електродинаміка]] — одна з найточніших фізичних теорій.
== Прикладне значення ==
Електродинаміка лежить в основі фізичної [[Оптика|оптики]], фізики розповсюдження [[Радіохвилі|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.
== Див. також ==
* [[Квантова електродинаміка]]
== Література ==
* {{книга
|автор = Сугаков В. Й.
|назва = Електродинаміка
|рік = 1974
|видавництво = Вища школа
|місто = {{Comment|К.|Київ}}
|сторінок = 271
}}
* {{книга
|автор = [[Федорченко Адольф Михайлович|Федорченко А. М.]]
|заголовок = Теоретична фізика
|частина = Класична механіка і електродинаміка
|том = 1
|рік = 1992
|видавництво = Вища школа
|місто = {{Comment|К.|Київ}}
|сторінок = 535
}}
* {{книга
|автор = Джексон Дж.
|назва = Классическая электродинамика
|рік = 1965
|видавництво = Мир
|місто = {{Comment|М.|Москва}}
|сторінок = 702
}}
* {{книга
|автор = Пановский В., Филипс М.
|назва = Классическая электродинамика
|рік = 1963
|видавництво = Физматгиз
|місто = {{Comment|М.|Москва}}
|сторінок = 432
}}
* {{книга
|автор = Смайт В.
|назва = Электростатика и электродинамика
|рік = 1954
|видавництво = ИЛ
|місто = {{Comment|М.|Москва}}
|сторінок = 606
}}
* {{книга
|автор = Стрэттон Дж. А.
|назва = Теория электромагнетизма
|рік = 1948
|видавництво = ГИТТЛ
|місто = {{Comment|М.|Москва}}
|сторінок = 540
}}
* {{книга
|автор = [[Тамм Ігор Євгенович|Тамм И. Е.]]
|назва = Основы теории электричества
|рік = 1989
|видавництво = Наука
|місто = {{Comment|М.|Москва}}
|сторінок = 500
}}
{{Електромагнетизм}}
{{Physics-footer}}
{{Physics-stub}}
[[Категорія:Оптика]]
[[Категорія:Електродинаміка|*]]
[[Категорія:Електротехніка]]
[[Категорія:Статті, що повинні бути у всіх Вікіпедіях]]
[[be:Класічная электрадынаміка]]
[[en:Electrodynamics]]
[[gl:Electrodinámica]]
| |||