Скорость распространения электромагнитного поля
Как только Максвелл понял, что существует единое электромагнитное поле, которое может существовать независимо от источников полей, он определил скорость распространения этого электромагнитного поля.
Точечный заряд создаёт электрическое поле на расстоянии r от него.
(1)
Магнитное поле, создаваемое зарядом, движущимся в вакууме со скоростью из закона Био-Савара-Лапласа, будет равно.
(2)
Умножая (2) на 0/0 получим.
Сравнивая (1) и (2) можно записать.
(3)
Заряд движется со скоростью , но вместе с ним движется и электрическое поле с той же скоростью. Раз поле перемещается, следовательно, оно переменное, а переменное электрическое поле порождает переменное магнитное поле. Тогда можно записать.
(4)
–
скорость
распространения электрического поля.
При рассмотрении явления электромагнитной индукции мы получили, что поле , двигаясь со скоростью , порождает вихревое электрическое поле .
(5)
Если переменные электрическое и магнитное поля взаимно порождают друг друга, то они должны двигаться с одинаковой скоростью. (В противном случае явление электромагнитной индукции и ток смещения мы наблюдали бы от случая к случаю, изредка, а не всегда, в любом случае).
Итак.
Теперь заменив на можно записать.
(6)
;
(7)
Знак штриха указывает на то, что одно поле порождает другое и наоборот.
Поскольку вектор, выраженный векторным произведением, всегда перпендикулярен к обоим перемножаемым векторам, то из (6) и (7) следует, что эти вектора взаимно перпендикулярны.
Т
ак
как вектора взаимно перпендикулярны,
то имеем.
Тогда абсолютные значения векторов.
и
Перемножим и получим.
Тогда получаем.
(8)
с – скорость распространения электромагнитного поля в вакууме (скорость света в вакууме).
При распространении электромагнитного поля в какой либо среде получим.
(9)
Так как > 1 и > 1, то v < с.
В отличие от других форм материи электромагнитное поле не может находиться в состоянии покоя, оно всегда движется, причём в вакууме скорость электромагнитного поля c, скорости света, независимо от системы отсчёта.