1. Электродинамика как раздел науки

Электродинамику можно рассматривать, с одной стороны, как часть курса физики и теоретических основ электротехники (теории цепей), и как развитие курсов теории цепей и сигналов. Генерирование электромагнитных колебаний, передача их по линиям передачи, излучение в пространство, улавливание приемными антеннами, обработка в высокочастотных трактах – все это круг задач, требующих изучения электродинамики.

Областью изучения электродинамики являются процессы возбуждения и распространения электромагнитного поля (радиоволн) в различных средах. Предметом изучения электродинамики является электромагнитное поле.

2. Скалярные и векторные поля. Способы представления полей

Скаляром называется величина, характеризующаяся при выбранной единице меры одним числом. Вектором называется величина, характеризующаяся, помимо измеряющего ее числа, еще своим направлением в пространстве.

На чертежах векторы изображаются стрелками. Направление стрелки указывает на направление вектора, длина стрелки дает длину вектора.

Например, в атмосфере мы имеем скалярное поле давления, т.к. каждой точке атмосферы отвечает некоторое значение давления. В реке мы имеем векторное поле скорости; вокруг передающей радиоантенны – векторное электромагнитное поле.

Аналитически задание скалярной функции сводится к заданию функции от трех координат точки, задание векторной функции равносильно заданию трех скалярных функций , , , дающих компоненты вектора .

Очень часто приходится рассматривать скалярные или векторные функции, изменяющиеся с течением времени: , . Соответствующие им поля называются тогда переменными или нестационарными.

Для наглядности большое значение имеет графическое представление полей. Проще всего обстоит дело с двумерными скалярными полями: они изображаются в виде карт, контурных диаграмм, поверхностей и т.п.

Рассмотрим теперь векторное поле. Наиболее просто нанести на поле равномерную сетку и в каждом узле сетки изобразить вектор обычным образом, т.е. в виде направленного отрезка:

Однако для более наглядного изображения векторного поля удобно использовать векторные линии, предложенные Фарадеем, т.е., такие линии, во всякой точке которых вектор будет иметь направление касательное к линии:

3. Заряд, плотность заряда, плотность тока

Заряд как физическая величина обозначается символом q и измеряется в кулонах (Кл). наименьший по абсолютной величине заряд принадлежит элементарной частице – электрону. Классическая электродинамика является макроскопической, то есть рассматривает действие огромных – «практически бесконечных» объемов заряженных частиц. Среда представляется сплошной, а токи и заряды – непрерывно распределенными в объеме.

Распределение заряда q в объеме V характеризуется величиной ρ, которая определяет величину заряда на единицу объема и называется объемной плотностью заряда.

Электрический ток (ток проводимости) – упорядоченное движение свободных зарядов под воздействием электрического поля.

Для исчерпывающей характеристики состояния системы недостаточно указать лишь величину тока , протекающего во внешней цепи. Также необходимо располагать сведениями об интенсивности и направлении движения носителей заряда в каждой точке области. С этой целью принято вводить понятие вектора плотности тока проводимости , определяя ее следующим образом: объемная плотность тока равна заряду, проходящему в единицу времени через единицу площади поверхности, перпендикулярной линиям тока.