Електромагнитно поле. Уравнения на Максуел

[Mozo]

Електромагнитно поле. Уравнения на Максуел

Във въпроса “Електромагнитно поле. Уравнения на Максуел” вие ще се запознаете със следните величини, понятия и закони, както и с основните единици за измерване:

Вихрово електрично поле
Теорема за циркулацията
Вихрово поле
Хипотеза на Максуел
Ток на отместване
Ток на отместване във вакуум
Обобщена теорема за циркулацията

Уравнения на Максуел в интегрална форма
Теорема на Гаус за електричната индукция
Теорема на Гаус за магнитната индукция
Уравнение за електромагнитната индукция
Теорема за циркулацията на магнитното поле
Монопол на Дирак
Електромагнитно поле



1. Вихрово електрично поле
Когато електромагнитната индукция се дължи на движение на проводящ контур в постоянно магнитно поле, появата на индуцирано електродвижещо напрежение в контура се обяснява с действието на лоренцова сила върху неговите свободни носители на заряд.
Когато обаче електромагнитна индукция се наблюдава в неподвижен проводящ контур, поставен в променливо магнитно поле, полученото индуцирано електродвижещо напрежение не може да се обясни със силата на Лоренц. Ако контурът е затворен, в него протича индуциран ток. Това показва, че върху свободните носители на заряд действат електрични сили, т.е. съществува електрично поле. За него може да се предположи, че се създава от променливото магнитно поле.
За обяснение на явлението електромагнитна индукция в случая на неподвижен контур в променливо магнитно поле английският физик Джеймз Кларк Максуел (1831-1879) обобщава теоретично експерименталните резултати на Фарадей и достига до следната хипотеза, която по-късно е потвърдена от многобройни опити:

Вихрово електрично поле
Всяко променливо магнитно поле поражда в пространството променливо електрично поле, което се нарича вихрово (индуцирано) електрично поле.

Явлението се наблюдава, независимо от това дали в разглежданата част от пространството на променливото магнитно поле има проводящ контур или не.
Заедно с електростатичното взаимодействие между свободни електрични заряди и магнитното взаимодействие между два проводника с ток, възникването на вихрово (индуцирано) електрично поле е третото фундаментално електромагнитно явление.

Основните свойства на вихровото електрично поле са следните:
1.Това поле не се създава от свободни електрични заряди, но то действа на електрични заряди, поставени в него.
2.Силовите линии на индуцираното електрично поле са затворени криви линии, разположени перпендикулярно на магнитните силови линии (фиг.1). Те нямат начало и край и в това отношение приличат на магнитните силови линии (посоката им се определя от правилото на Ленц). Ето защо индуцираното електрично поле се нарича още вихрово електрично поле.
3.Циркулацията на вектора на интензитета на вихровото електрично поле по затворен контур не е равна на нула.



а)
б)
Фиг.1

2. Теорема за циркулацията на интензитета на
вихровото електрично поле
За случая на електромагнитна индукция в затворен неподвижен токов контур, поставен в променливо магнитно поле, индуцираното електродвижещо напрежение в контура е
.
Тук интегралът се пресмята по цялата дължина на контура.
Индуцираното в кръговия проводник ЕДН е равно на работата за пренасяне на единици заряд по проводника. Тази формула е валидна и в общия случай на проводник с произволна форма, поставен в променливо магнитно поле. Тя е валидна също и при отсъствие на проводник , когато се разглежда произволен мислен затворен контур във вихрово електрично поле. Интегралът в дясната страна на формулата се нарича циркулация на интензитета на вихровото електростатично поле.

Целият материал: