- •Тема III. Постійний електричний струм. 76
- •Тема VIII Випромінювання емх.. 135
- •2. Класична теорія електромагнетизму
- •3. Два види електричних зарядів
- •На відміну від зарядів, емп розподіляється у просторі неперервно. У цьому полягає одна з істотних відмін поля від частинок у класичній (не квантовій) фізиці.
- •4. Принцип близькодії
- •5. Деякі відомості з векторного аналізу
- •Деякі формули векторного аналізу.
- •Додаток Криволінійні координати
- •1.Закон Кулона
- •1)Закон Кулона стосується точкових зарядів;
- •3. Теорема Гауса
- •4.Потенціальний характер електростатичного поля
- •5.Скалярний потенціал.
- •6.Рівняння Пуассона і Лапласа
- •7. Загальний розв’язок рівняння Пуассона
- •8.Основні завдання електростатики
- •9. Теорема єдиності.
- •10.Енергія взаємодії електричних зарядів
- •11.Енергія електростатичного поля
- •12. Нестійкість електростатичних систем. Теорема Ірншоу.
- •13.Поле системи зарядів на далеких віддалях
- •14.Квадрупольний момент
- •15.Поверхневі і об’ємні заряди. Зв’язок між векторами е, d і р.
- •16. Діелектрики. Вектор поляризації.
- •17. Полярні діелектрики.
- •18.Умови на границі поділу двох діелектриків. А)Нерозривність нормальної компоненти d.
- •Б)Нерозривність тангенціальних компонент вектора е .
- •В)Закон заломлення ліній індукції на межі поділу двох діелектриків .
- •Г) Система рівнянь Максвелла для есп в діелектриках.
- •19. Електричне поле поляризованого тіла.
- •20. Електростатичне поле в провідниках.
- •21. Метод відображень.
- •Тема III. Постійний електричний струм.
- •1. Диференціальна форма законів Ома і Джоуля-Ленца
- •2. Умови стаціонарності струмів
- •3. Рівняння неперервності (закон збереження заряду)
- •4.Фактори існування постійного струму.
- •1. Поле всередині провідника.
- •2.Механізм існування постійного струму.
- •Тема IV Стаціонарне магнітне поле.
- •1. Магнітне поле струмів. Закон Біо-Савара-Лапласа. Закон Ампера.
- •2. Вектор-потенціал магнітного поля.
- •3. Циркуляція напруженості магнітного поля.
- •4. Рівняння Максвела для магнітного поля.
- •5.Магнітне поле струмів в однорідних магнетиках. Вектор в.
- •6.Сила Лоренца.
- •7. Пондеромоторна взаємодія струмів.
- •8. Коефіцієнт взаємної індукції.
- •Тема V: Квазістаціонарне електромагнітне поле
- •2.Інтегральна та диференціальна форма закону індукції Фарадея.
- •3. Енергія магнітного поля.
- •2*.Енергія магнітного поля (строге доведення).
- •Тема VI Змінне електорамагнітне поле
- •1.Струми зміщення.
- •2. Повна система рівнянь Максвела.
- •3.Загальний розв’язок рівнянь Максвела за допомогою скалярного та векторного потенціалів.
- •4.Теорема і вектор Умова—Пойтінга. Імпульс електромагнітного поля
- •Додаток:
- •Тема VII елektpomaгнітні хвилі
- •1. Хвильове рівняння
- •2. Плоскі електромагнітні хвилі
- •4. Властивості плоскої монохроматичної електромагнітної хвилі
- •4.Електромагнітні хвилі можна представити як потік релятивістських частинок.
- •5 . Фазова і групова швидкості
- •5. Відбивання і заломлення світла на межі двох діелектриків
- •7. Розповсюдження емх у діелектрику
- •8. Розповсюдження електромагнітних хвиль у провіднику.
- •9. Скін-ефект
- •Тема VIII Випромінювання емх..
- •1.Потенціали, що запізнюються.
- •2.Поле системи зарядів на далеких віддалях.
- •3. Дипольне випромінювання.
- •4. Інтенсивність випромінювання.
- •5.Випромінювання гармонійного осцилятора.
- •6.Випромінювання рамкової антени.
- •7. Розсіювання електромагнітних хвиль зарядами.
- •8. Реакція випромінювання
- •Тема X. Електродинаміка матеріальних середовищ.
- •1.Рівняння поля в середовищі.
- •2.Усереднення рівнянь Лоренца. Зв’язок між векторами h, b, j.
- •3.Електричні властивості діелектриків. Електронна теорія орієнтаційного механізму поляризації.
- •4.Магнітні властивості речовин.
- •Тема X Релятивіська електродинаміка.
- •1. Інваріантність рівнянь Максвела відносно перетворень Лоренца.
- •2.1.Аберація світла.
- •2.2.Ефект Доплера.
- •3. Рівняння поля в тензорній формі
- •4. Перетворення електричних і магнітних полів
- •5. Інваріанти електричного і магнітного полів
2. Класична теорія електромагнетизму
Має справу з електричними зарядами, струмами та їх взаємодіями в припущенні, що всі ці величини можна виміряти незалежно одне від одного, з необмеженою точністю. Тут термін “класична” означає просто “не квантова”. Квантові закони з їх постійною “h” ігноруються в класичній теорії електромагнетизму, так само як в звичайній механіці. Дійсно класична теорія була майже закінчена до відкриття Планка. Вона не втратила свого значення і до цих пір. Ні переворот в наших уявленнях, створений квантовою фізикою, ні розвиток спеціальної теорії відносності не затьмарить світла рівнянь електромагнітного поля, які були написані Максвелом більше 130 років тому.
Звичайно класична теорія була ґрунтовно підкріплена експериментом і тому її можна застосовувати без найменшої боязні до таких об’єктів як котушки, конденсатори, змінні струми і, в кінці–кінців, радіо і світлові хвилі. Але навіть такий успіх не гарантує її справедливості в інших областях, наприклад, всередині молекули. Збережене в сучасній фізиці значення класичної теорії електромагнетизму пояснюється двома фактами. По-перше, спеціальна теорія відносності не вимагає перегляду класичного електромагнетизму. Історично СТВ виросла з класичної електромагнітної теорії і зв’язаних з нею експериментів. Дійсно макіавеллівські рівняння поля, створені задовго до робіт Лоренца і Ейнштейна, повністю сумісні з теорією відносності. По-друге, виявилось, що квантовий характер електромагнітних сил не проявляється навіть на віддалях менших 10-10см., що в 100 раз менше розмірів атома. Відштовхування і притягання частинок в атомі і листочків електроскопа описується одним і тими ж законами, не дивлячись на те, що поведінку атомних частинок під дією електричних сил може передбачити лише квантова механіка. Для менших віддалей має місце досить успішне злиття електромагнітної і квантової теорії, яке називається квантовою електродинамікою.
Класична (максвелівська) теорія поля як в її інтегральній, так і в диференціальній формі носить макроскопічний характер; другими словами, вона феноменологічна теорія. Це означає, що в ній
1) не враховано атомно молекулярна структура речовини, яка повністю, або частково заповнює простір. В якому існує ополе. Наявність речовини враховується шляхом введення ряду коефіцієнтів (ε, μ, σ і т.д.), які вважаються для кожної однорідної речовини постійними величинами які не залежать від особливостей поля (напруженості та частоти). В цій формальній теорії вакуум відрізняється від речовини іншим значенням вказаних вище коефіцієнтів.
2) Не враховується і атомістична структура зарядів (їх дискретність).
У феноменологічному характері теорії полягає її обмеженість. Врахування будови речовини привело до виникнення класичної електронної теорії або класичної мікроскопічної електродинаміки (Г.Лоренц, 1853-1928). Електронна теорія Лоренцо називається класичною, бо для неї характерне основне положення всієї класичної фізики, а саме, що на всіх рівнях організації матерії, в мега-, макро- і мікросвіті діють старого одинакові закономірності. Іншими словами, вважається що між макро- і мікросвітом існують чисто кількісні, масштабні, але не якісні відмінності.
Із цієї установки зразу ж випливає фундаментальне положення, на якому ґрунтується вся електронна теорія: рівняння Максвела, сформульовані в макроскопічній електродинаміці, строго примінимі і в мікросвіті. (Зауважимо, що це положення заперечує квантова фізика!). Разом з тим, класична електронна теорія не втратила свого значення до сих пір.