1) Электромагнитное поле

Поле – физический агент передающий взаимодействие.

Электрическое и магнитное поле - это частные случаи электромагнитного поля.

Магнитное и электрическое поле связаны между собой. Идея заключается в том, что переменное магнитное поле создает электрическое поле. Но электрическое поле созданное магнитным полем, отличается от электрического поля создаваемого источником поля. Оно является Вихревым, т.е. это такое поле, силовые линии которого являются замкнутыми.

Магнитное поле порождается движущимися зарядами, а электрическое покоящимися. Яркое проявления того или иного поля зависит от выбранной системы отсчета.

2) Свойства векторных полей (поток и циркуляция).

Поля бывают векторными и скалярными

С калярным полем называется часть пространства, каждой точке которого поставлена в соответствие определённое число – скаляр.

В качестве примера скалярного поля рассмотрим брусок из какого-то материала. В одних местах брусок нагрет, в других — остужен, так что его температура меняется от точки к точке каким-то сложным образом. Температура тогда будет функцией х, у и z — положения в пространстве, измеренного в прямоугольной системе координат. Температура — это скалярное поле.

Один способ представить себе скалярное поле — это вообразить «контуры», т. е. мысленные поверхности, проведенные через точки с одинаковыми значениями поля, подобно горизонталям на картах, соединяющим точки на одной высоте над уровнем моря. Для температурного поля контуры носят название «изотермические поверхности», или изотермы. На рисунке показано температурное поле и зависимость Т от X и Y при Z = 0. Проведено несколько изотерм.

Векторным полем называется часть пространства, каждой точке которого поставлен в соответствие определённый вектор.

О сновные свойства вектора:

• Поток векторного поля через поверхность определяется как произведение среднего значения перпендикулярно составляющей вектора на плоскость этой поверхности.

А – Вектор, поток; Aн – Компонента, перпендикулярная поверхность; ds – точка пересечения (элементарная площадка).

– поток вектора А проходящий через замкнутую поверхность.

• У всякого векторного поля циркуляция по любому воображаемому замкнутому контуру определяется как средняя касательная компонента с учетом направления обхода умноженная на протяженность контура. L – протяженность контура; А – поток; dl – элементарная площадка; Aln – касательная составляющая.

– Циркуляция вектора А по замкнутому контуру.

3) Уравнения Максвелла в интегральной форме

• Первое уравнение: выражение закона Фарадея (Закон электромагнитной индукции) Физический смысл: Изменяющееся магнитное поле во времени порождает электрическое поле, а знак «минус» в формуле отражает правило Ленца: Индукционный ток, возникающий в замкнутом проводящем контуре, имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле противодействует тому изменению магнитного потока, которым был вызван данный ток.

, где – электрическое вихревое поле, – поток волн поля = .

• Второе уравнение: Получается на основе полного тока (Теорема о циркуляции магнитного тока) ; где – ток проводимости, – напряженность магнитного поля. Ток смещения – величина, пропорциональная скорости изменения переменного электрического поля в диэлектрике или вакууме.

Ток проводимости — физическая величина, характеризующая движение свободных электрических зарядов и зарядов, связанных с макромолекулами, под действием электрического поля.

При построении теории электромагнитного поля Дж. К. Максвелл выдвинул о том, что магнитное поле создается не только движением зарядов (током проводимости, или просто током), но и любым изменением во времени электрического поля.

Понятие ток смещения введено Максвеллом для установления количественных соотношений между изменяющимся электрическим полем и вызываемым им магнитным полем. Ток смещения не выделяет джоулевой теплоты, его основное физическое свойство — способность создавать в окружающем пространстве магнитное поле.

Отличия состоит в том, что ток проводимости связан с движением зарядов, а ток смещения связан с изменением напряженности электрического поля.

Обобщенный закон полного тока: , – ток смещения (Электрическое переменное поле). Физический смысл: Ток смещения как и ток проводимости создают в пространстве магнитное поле. Читается справа на лево: Изменяющееся во времени электрическое поле порождает в пространстве магнитное поле.

• Третье уравнение: Обобщение теоремы Остроградского Гаусса для электростатического поля, она справедлива для любого электрического поля, как стационарного так и переменного. Читается: Поток вектора магнитной индукции равный сумме зарядов заключенный в замкнутой поверхности. Физический смысл: Поток смещения через замкнутую поверхность проведённую в электромагнитном поле равен суммарному свободному заряду находящемуся внутри замкнутой поверхности

• Четвертое уравнение: Физический смысл: Поток магнитного поля через произвольную замкнутую поверхность проведенную в электромагнитном поле равен 0.

• Пятое уравнение: ; где – удельная проводимость. Читается: Связь электрической индукции и вектора напряженности.

• Шестое уравнение: B ;

• Седьмое уравнение: Читается: Плотность тока связанного с напряженностью электрического поля.

Различные величины входящие в уравнения Максвелла связаны между собой и эта связь выражается 5,6,7 уравнением. Величины входящие в уравнения характеризуют свойства среды.