Электромагнитное поле. Источники электрического поля. Напряженность электрического поля. Закон сохранения электрического заряда

Напряженность электрического поля Е - сила с которой электрическое поле действует на единичный положительный заряд. , В/м. Графически векторные поля изображают с помощью силовых линий. Вектор Е направлен по касательной в каждой точке к силовой линии. Силовая линия начинается на + и заканчивается  на -, но она может быть и замкнутой.

Поток вектора Е – Ф. -разомкнутая поверхность. - замкнутая поверхность. Если вектор Е направлен внутрь ограниченного объема, элементарные потоки будут отрицательными, если наружу – положительными. Ф=Фвых+Фвх – суммарный поток вектора Е. Если Фвых<Фвх – Ф накапливается(сток потока вектора Е). Если Фвых>Фвх – Ф исходит (исток потока вектора Е).

Для вакуума: Поток вектора Е через замкнутую поверхность  равен заряду, заключенному внутри этой поверхности: .

Для вещества:

, ,

,Кл/м², .

Электрическое смещение: D – геометрическая сумма двух различных векторных физических  величин: напряженности электрического поля в рассматриваемой точке, умноженную на электрическую постоянную, и поляризованности вещества в той же точке. P – вектор поляризованности: , Кл/м² k_э – диэлектрическая восприимчивость(характеризует электрическое свойство вещества поляризоваться).

, Ф/м – абсолютная диэлектрическая проницаемость, ε – относительна диэлектрическая проницаемость, - диэлектрическая проницаемость вакуума.

4.  - магнитная индукция – характеризует силовое воздействие магнитного поля на движущиеся электрические заряды. На заряд магнитное поле действует с силой: -  - скорость заряда. , Т-тесла. Поток вектора В сквозь некоторую поверхность S называют магнитным потоком Ф сквозь эту поверхность: , Вб-вебер. - вектор намагниченности - ,      (А/м) в числителе стоит геометрическая сумма магнитных моментов элементарных токов в физически бесконечно малом элементарном объеме dV. - напряженность магнитного поля – это геометрическая разность двух различных векторных физических величин: магнитной индукции в рассматриваемой точке, деленной на магнитную постоянную, и намагниченности вещества в той же точке – характеризует магнитное поле в каждой точке. , k_М – коэффициент магнитной восприимчивости. , -абсолютная магнитная проницаемость, -магнитная проницаемость вакуума,  - относительная магнитная проницаемость.

1) парамагнетики: >1, 2) диамагнетики: <1, 3) ферромагнетики: >>1.

-магнитный поток сквозь любую замкнутую поверхность равен 0. Линии магнитной индукции не имеют не конца не начала, то есть непрерывны, причиной этого является отсутствие в природе магнитных зарядов. Магнитное поле обусловлено только электрическими токами, к которым относится и электрический ток смещения, характеризующий изменения электрического поля во времени.

Закон электромагнитной индукции Фарадея: Поместим замкнутый проводящий контур L во внешнее магнитное поле с индукцией В. ЭДС: , , В. . Закон:

- изменяющееся во времени магнитное поле создает переменное электрическое поле, а переменное электрическое поле двигает заряды тем самым создавая ток.

5. Между постоянными электрическими токами и вектором магнитной индукции существует следующее соотношение: , L – произвольный замкнутый контур в вакууме, -магнитная постоянная, I – алгебраическая сумма токов.

Систему можно характеризовать магнитным моментом: . Так же вводится намагниченность  - в числителе – геометрическая сумма магнитных моментов (А/м). Т.к. существует взаимосвязь между магнитным полем в веществе и обуславливающими его токами видоизменим формулу: . Здесь - алгебраическая сумма токов, - алгебраическая сумма элементарных токов сквозь поверхность. Получим формулу: . Преобразуем ее: . - напряженность магнитного момента. .

Закон полного тока: . Здесь -полный ток через любую поверхность S, ограниченную контуром L. Закон полного тока показывает количественную связь в интегральной форме между магнитным полем  и создающими его упорядоченным движение свободных заряженных частиц (токи проводимости и переноса) и изменением во времени электрического поля (ток смещения).

6. Электрическое поле: . Магнитное поле: . Электрическое поле: . Магнитное поле:  - постулировано Максвеллом. Докажем правильность этого соотношения. Перепишем формулу след. образом: . Здесь: , А/м². Сравнив выражения: ,  и  получим, что . Величины  и  по физическому смыслу аналогичны I-электрическому току и  - плотности тока. Вследствие этого -ток смещения и -плотность тока смещения.

7. Закон сохранения электрического заряда: изменение электрического заряда в любой пространственной области может происходить только вследствие перемещения зарядов. Следовательно, только токи проводимости и переноса вызывают изменение во времени свободного заряда Q. Токи проводимости и переноса: , , , , .

Рассмотрим принцип непрерывности электрического тока. Из закона Гаусса возьмем производную по времени, получим: . Используя выражения:  и  получим:  или . Полный электрический ток . В каждой точке этот ток характеризуется плотностью полного тока