- •2. Классическая электродинамика. Законы электродинамики в инетегральной и дифференциальной форме
- •3. Электрический заряд и его свойства
- •11. Закон сохранения электрического заряда
- •6. Электромагнитное поле в вакууме и его действие на заряженные частицы
- •5. Сила Лоренца. Принцип суперпозиции полей
- •7. Закон Кулона и уравнение электростатики в вакууме
- •9;8. Уравнение электростатики и теорема Гаусса – Остроградского
- •12. Закон Ома и Джоуля-Ленца
- •13,14. Закон Ампера и закон Био-Савара-Лапласа
- •18. Уравнение Максвелла для стационарного магнитного поля
- •17. Уравнение Максвелла
- •21. Закон электромагнитной индукции Фарадея в интегральной и диффенциальной форме
- •22,23. Система уравнений Максвелла для электромагнитного поля в вакууме в интегральной и дифференциальной форме
- •24. Свойства системы уравнений Максвелла.
- •26. Закон сохранения электромагнитной энергии.
- •27,28. Электростатический потенциал. Уравнение Пуассона для электростатического потенциала.
- •29. Потенциал точечного заряда, системы точечных зарядов объемно распределенного заряда.
- •34.Энергия электростатического поля
- •40. Микроскопическая теория Максвелла-Лоренца.
- •41,42. Диэлектрики. Уравнения Максвелла для электростатического поля в диэлектриках
- •37.Электромагнитные волны. Волновое уравнение.
11. Закон сохранения электрического заряда
Закон сохранения электрического заряда гласит, что алгебраическая сумма зарядов электрически замкнутой системы сохраняется.
Закон сохранения заряда выполняется абсолютно точно. На данный момент его происхождение объясняют следствием принципа калибровочной инвариантности[1][2]. Требование релятивистской инвариантности приводит к тому, что закон сохранения заряда имеет локальный характер: изменение заряда в любом наперёд заданном объёме равно потоку заряда через его границу. В изначальной формулировке был бы возможен следующий процесс: заряд исчезает в одной точке пространства и мгновенно возникает в другой. Однако, такой процесс был бы релятивистски неинвариантен: из-за относительности одновременности в некоторых системах отсчёта заряд появился бы в новом месте до того, как исчез в предыдущем, а в некоторых — заряд появился бы в новом месте спустя некоторое время после исчезновения в предыдущем. То есть был бы отрезок времени, в течение которого заряд не сохраняется. Требование локальности позволяет записать закон сохранения заряда в дифференциальной и интегральной форме.
Закон сохранения заряда в интегральной форме
Вспомним, что плотность потока электрического заряда есть просто плотность тока. Тот факт, что изменение заряда в объёме равно полному току через поверхность, можно записать в математической форме:
Здесь Ω
— некоторая произвольная область в
трёхмерном пространстве, ∂Ω — граница
этой области, ρ
— плотность заряда,
— плотность тока (плотность потока
электрического заряда) через границу.
Закон сохранения заряда в дифференциальной форме
Переходя к бесконечно малому объёму и используя по мере необходимости теорему Стокса можно переписать закон сохранения заряда в локальной дифференциальной форме (уравнение непрерывности)
6. Электромагнитное поле в вакууме и его действие на заряженные частицы
Полем некоторой физической величины наз. обл. пр-ва, в каждой точке которого определяется эта физ.вел-на.
Эл.поле – обл.пр-ва, в каждой точке которая определяет значение и направление эл.поля
2 типа полей: скалярное и векторные поля.
Векторное поле-//- определены велечины эл. и магн.полей:
Особенности электромагнитных полей:
Эл.магнитное поле состоит из двх взаимосвязаных частей эл. и магн. поле, которое может переходить из одного иво второе поле.
Замечение!
Сущ. 2 типа полей: вихревые поля и потенциальные. Потенц. Поле могут быть описаны с поля одной физ. велич.- потенциалом; Вихревые поля не могут быть описаны одной величиной.
З-ны электромагнетизма, получ. феномен (экспер) путем были записаны в макроскопической форме (подраз, что все физ величины определяються на больших расстояниях).
5. Сила Лоренца. Принцип суперпозиции полей
Силой Лоренца наз. сила, действующая на заряженную частицу в электромагнитном поле:
– индукция
магнитного поля – физ.
величина, которая определяет воздействие
на электрический заряд магнитного поля.
Свойства электромагнитного поля:
Магнитное поле действует только на движущиеся частицы, если скорость ее не равна нулю – физ.смысл
.Электромагнитное поле состоит из двух частей: электрическое поле и магнитное поле, которое действует на заряженную частицу – ток.
Замечание!
Если частица покоится, то сила Лоренца равна силе Кулона.
Если
электрическое поле равно нулю, т.е.
,
то сила Лоренца
перпендикулярна направлению движения
частицы и напряженности магнитного
поля.
В
классической электродинамике
предполагается выполнение принципа
суперпозиций полей.
Суммарное электрическое поле, создаваемое системой точечных зарядов равно сумме электрических полей, создаваемое каждым зарядом в отдельности:
.
Поля, создаваемые точечными полями не зависят друг от друга. Это свойство возникает в силу линейности уравнения электродинамики. В действительности не всегда выполняется. Существует раздел в электродинамике, в котором не выполняется условие линейности.
Замечание!
В классической электродинамике выполняется принцип суперпозиции вследствие линейности уравнения электродинамики.
Принцип суперпозиции означает, что в рамках линейной электродинамики не найдено экспериментов.
