Максвелл
первым допустил, что формулы (2.3), (2.5) справедливы не только для задач
статики, но и для электродинамики в вакууме (о законе Кулона для сплошных
материальных сред будем говорить позже). В частном случае будем иметь
, что
означает непрерывность электрических силовых линий при отсутствии заряженных
частиц
В
природе нет магнитных зарядов, поэтому аналогами формул (2.3) - (2.5) для
магнитной индукции будет закон Гаусса
. (2.6)
Из
(2.6) следует, что силовые линии поля имеют
непрерывную вихревую структуру и возможно представление
.
Функция
называется векторным потенциалом, она
определяется неоднозначно. Так как
, где
- произвольная функция, то векторные
потенциалы
и
будут
приводить к одной и той же магнитной индукции.
2.3.
Закон электромагнитной индукции Фарадея. Пусть замкнутый проводник имеет длину больше, чем
диаметр поперечного сечения этого проводника и он «охватывает» площадь
(см. рис.2.1). Циркуляция
(эта циркуляция обычно называется
электродвижущей силой -ЭДС) вектора
вдоль контура
имеет представление согласно определению
. (2.7)
Из
экспериментов известно, что ЭДС определяется изменением
во времени потока
магнитной индукции через площадь
, (2.8)
где
поток имеет представление
. (2.9)
На
основе (2.7)-(2.9) с учетом формулы Стокса (1.4) и произвольности площади получается закон индукции Фарадея для
замкнутого проводника в вакууме
. (2.10)
Максвелл обобщил законы (2.7)-(2.10) на воображаемый (не реальный) контур в вакууме (на самом деле закон (2.10) справедлив и для сплошной материальной среды).
2.4. Законы Ампера, Био-Савара-Лапласса, Максвелла. В электростатике существует закон Кулона, описывающий взаимодействие двух зарядов
.
Ампером
был открыт закон взаимодействия двух токов: между двумя длинными параллельными
проводами , по которым протекают токи и
возникает сила взаимодействия
пропорциональная произведению сил этих
токов, пропорциональная длине
проводов и обратно
пропорциональная расстоянию
между проводами.
Параллельные токи притягиваются, а антипараллельные – отталкиваются.
,
где
множитель 2 введен для удобства, - константа аналогичная
константе
в законе Кулона. Напомним связь между
током и зарядом
.
Из
сравнения размерностей функций в законах Кулона и Ампера следует, что имеет размерность квадрата скорости.
Экспериментальное сравнение сил
и
показывает, что в любой системе единиц
имеется место соотношение
,
где
- скорость света в вакууме. В гауссовой
системе
. В системе СИ, как отмечалось выше
. Введем вторую константу
, аналогичную
соотношением
и
получим представление для константы (
- единица индуктивности генри).
Введем
теперь понятие магнитной индукции. Пусть замкнутый контур охватывает площадку
как показано на Рис.2.1. Экспериментально
установлен закон полного тока
для задач статики:
, (2.11)
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.