Файл: Семенов Н.А. Техническая электродинамика учеб. пособие для электротехн. ин-тов связи.pdf

СИЛОВЫЕ ВЕКТОРЫ ПОЛЯ Е И В

С и л а д е й с т в и я э л е к т р о м а г н и т н о г о п о л я н а з а р я д . .

равен пределу отношения силы воздействия поля на неподвижные

только на движущиеся заряды — токи, если направление их движе­ ния не совпадает с вектором В. Сила воздействия направлена пер­ пендикулярно плоскости, в которой лежат векторы v и В; она мак-

4 ) В правой системе координат вращению шляпки правого винта или р^чки буравчика от оси х кратчайшим образом к оси у вокруг оси -z соответствует по­ ступательное движение винта вдоль оси z (см. рис. 1.1). Правилом правого вин­ та связаны также положительное направление обхода контура и положительное направление нормали к площадке, ограниченной этим контуром, а также орты ёф и ег в цилиндрической системе координат.

деляют по силе взаимодействия магнитного поля с электрическим током в проводнике1 ). При этом легко исключить действие на про­ водник электрического поля, сделав проводник электрически ней­ тральным: движущиеся заряды компенсируются неподвижными за­

правлением векторного произведения МсХрм, а величина магнит­ ной индукции равна пределу отношения момента сил к величине магнитного момента рамки с током при р м - >0 .

Вывод соотношения (1.106) из (1.10а) здесь опущен. Его спра­

казать, что справедливость этой формулы сохраняется при поворо­ те рамки относительно вектора В, так как плечо момента сил про­ порционально синусу угла между п и В.

4 ) Достаточная точность экспериментального определения векторов Е и В обеспечивается только в том случае, если заряды и токи, служащие для изме­ рения силы воздействия поля, настолько малы, что практически не искажают измеряемое поле.

классы устройств, в которых важную роль играют волновые про­ цессы, либо существенна пространственная структура поля.

Макроскопическая электродинамика оперирует с макроскопиче­ скими значениями электромагнитных величин (зарядов, токов, век­

времени, значительно больших периодов обращения или колебания элементарных заряженных частиц в атомах и молекулах, а также

параметров от структуры вещества, температуры, частоты, давле­ ния, воздействия нолей рассматриваются квантовой электродина­ микой. Некоторые свойства вещества достаточно хорошо объяс­ няются моделями, (построенными в рамках классической электрон­ ной теории. Макроскопическая электродинамика пользуется ука­ занными параметрами как заданными.

С точки зрения макроскопической электродинамики среда пред­ ставляется сплошной, а 'величины, характеризующие электромаг­ нитное поле, непрерывно распределенными в пространстве. Поэтому, хотя в математические выражения входят бесконечно малые значе­ ния объема dV, площади dS, длины dl и времени dt, следует всегда учитывать, что усреднение остается в силе. Другими словами, пред­ полагается, что указанные значения все же значительно больше ве­ личин, характеризующих элементарные частицы вещества.

в частности гармонических электромагнитных волн, нужно иметь в виду, что величина поля, т. е. модуль любого из его векторов, суще­ ственно меняется на протяжении длины волны Я и за период коле­ баний Т. Поэтому указанные выше интервалы усреднения должны быть значительно меньше, чем Я и Т. Следовательно, методы макро­ скопической электродинамики применимы лишь до тех пор, пока длина волны колебаний Я = с// на несколько порядков больше атом­ ных и молекулярных расстояний. Это условие перестает выполнять­ ся для волн ультрафиолетового диапазона. С повышением частоты растет также энергия кванта, и в полях с относительно небольшой

плотностью энергии обнаруживается дискретность структуры электромагнитных волн: в этом случае их можно представить как поток частиц — фотонов. Например, на частоте / = 300 ТГц =

— 3-Ю1 4 Гц (Х=\ мкм) мощность 1 пВт—ц10-1 2 Вт соответствует прохождению пяти квантов за одну микросекунду.

Методы решения задач їв теории электромагнетизма зависят от размеров рассматриваемой системы в масштабе длины волны X. Электромагнитные воздействия распространяются в пространстве в виде волн с конечной скоростью, равной для вакуума с. Период гармонических колебаний Т = Х/с. Пусть характерный размер рас­ сматриваемой системы L . Тогда время передачи электромагнитных колебаний от одного до другого конца системы to=L/c.

Т или больше его. При этом колебания в различных точках системы не синфазны, очевиден волновой характер электромагнитных про­ цессов с конечной скоростью распространения воздействий. В та­ ких случаях нужно применять строгие методы электродинамики.

Если линейные размеры системы намного меньше длины волны (L<C^), ее называют квазистационарной. При этом U<^.T и в пре­ делах системы конечность времени распространения несуществен­ на. В данном случае предположение о мгновенном переносе воз­

сопротивлением, индуктивностью, емкостью. Заметим, что эти пара­ метры рассчитываются по заданной геометрии элемента методами теории стационарных электрических и магнитных полей.

1.3. Свойства электромагнитного поля

Электромагнитное поле представляет собой особый вид материи. Четыре вектора Е, В, D и Н дают количественную характеристику этого вада материи. Первые два из них можно непосредственно из­ мерить по силовому воздействию поля на неподвижные и движу­ щиеся заряды. Например, поле в электроннолучевой трубке осцил­

Определение электромагнитного ноля полностью отвечает наи­ более общему научному определению материи, которое дано