Уравнения Максвелла для электромагнитного поля, как способ описания электромагнитных явлений

В линиях электропередач, электротехнических и электронных устройствах имеют место целые системы заряженных частиц, тел и контуров с токами, взаимодействующих друг с другом. В результате этих взаимодействий возникают электромагнитные явления, которые зависят не только от процессов в заряженных частицах, телах и контурах с токами, но и окружающей среды, в которой распространяется электромагнитное поле. Электрическое поле принято характеризовать вектором электрической напряжённости- Е, а магнитное поле вектором магнитной напряжённости – H.

В макроскопическом понимании (т.е. в целом) процессы в электромагнитных полях описывают уравнениями Максвелла, которые основаны на обобщении законов Ампера, Фарадея и Гаусса. Уравнения Максвелла, в интегральной форме, приведены ниже, в таблице 1.1.

Энергия, носителем которой выступает электромагнитное поле:

Энергия электромагнитного поля

где  εа = εε0, μа = μμ0 — абсолютные электрическая и магнитная проницаемости среды, в которой находится электромагнитное поле ;  ε = εа / ε0, μ = μа / μ0 — значения относительной электрической и магнитной проницаемости ;  ε0 = 8,854·10-12 Ф/м, μ0 = 1,257·10-6 Гн/м — электрическая и магнитная проницаемость вакуума. В соответствующих физических таблицах, в зависимости от редакции, могут приводиться как относительные, так и абсолютные значения вышеупомянутых величин.

В вакууме, электромагнитные волны перемещаются со скоростью с = (ε0μ0)-1/2 =2,999·108 м/с, а в среде  со скоростью υ = с(ε·μ)-1/2. Отношение скоростей распространения электромагнитных волн в вакууме и среде    n = c/υ=(ε·μ)1/2 принято называть показателем преломления среды.

Таблица уравнений Максвелла в интегральной форме

В уравнениях Максвелла, электромагнитные свойства среды, в общем случае, учитывают из опыта значениями удельной объёмной проводимости γ, электрической ε и магнитной μ проницаемостей в соответствии с уравнениями: δпр = γЕ, D = εE,  B = μH.

Где;  δпр — плотность электрического тока проводимости;

D – вектор индукции электрического поля;

B – вектор индукции магнитного поля.

До настоящего времени (с 1873г.) не было ни одного факта ставящего под сомнения уравнения Максвелла, хотя среди некоторых физиков и существует мнение об их некорректности. Применяют уравнения Максвелла не только для описания явлений электромагнитного поля. Они вошли и в квантовую механику, положив начало квантовой электродинамике, а также были одной из отправных точек при создании общей теории относительности Альберта Эйнштейна (отчасти от них попала в формулы теории относительности скорость света).

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *