Магнитное поле в веществе. Вихревое электрическое поле. Первое основное положение теории Максвелла. Ток смещения

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ В ВЕЩЕСТВЕ (см. дальше)

УРАВНЕНИЯ МАКСВЕЛЛА

Максвелл создал (1873 г) единую теорию электрических и магнитных явлений, которая объяснила все экспериментальные факты, известные к тому времени. При этом он предложил две принципиально новые гипотезы: 1) о существовании электрического вихревого поля, силовые линии которого замкнуты, и 2) о существовании тока смещения. Для того, чтобы решить какую-либо конкретную задачу, например, вычислить распределение интенсивности света в дифракционной картине, которая образуется, когда световой пучок проходит сквозь узкое отверстие или огибает встретившееся на его пути препятствие необходимо использовать уравнения теории Максвелла в дифференциальной форме. Это уравнения в частных производных. Решение этих уравнений представляет собой сложную математическую задачу, решить которую удается только в самых простых случаях. Для того, чтобы понять значение электромагнитной теории Максвелла, достаточно использовать уравнении в интегральной форме.

Вихревое электрическое поле.

Согласно закону Фарадея для электромагнитной индукции, если проводник находится в переменном во времени магнитном поле, то в проводнике возникает ЭДС индукции.

Максвелл выдвинул гипотезу, что при изменении во времени магнитного поля вокруг него возникает электрическое поле, причем не только в проводнике, но и в вакууме. В отличие от электростатического поля это поле вихревое. Его силовые линии замкнуты. Такое поле может вызвать движение зарядов по замкнутым линиям, т.е. электрический ток. При этом сторонними силами являются силы вихревого электрического поля. Эту гипотезу называют первым основным положением теории Максвелла.[1]

Таким образом, Максвелл обобщил закон Фарадея для электромагнитной индукции: при изменении во времени магнитного поля, вихревое электрическое поле возникает в любой среде: и в проводниках и в вакууме и др.средах.

Ток смещения.

     Понять, что такое ток смещения, можно на примере опыта, схема которого показана на рис. Конденсатор С подключен к источнику тока.  Последовательно с ним в цепь включена электролампа Л. Если ключ К замкнуть, лампа гореть не будет, так как носители тока – электроны не проходят через диэлектрическую среду между обкладками конденсатора. Если теперь очень быстро замыкать и размыкать цепь ключом, то лампа будет гореть. Для того, чтобы объяснить, почему цепь оказывается замкнутой, хотя через конденсатор если в слове мама сделать четыре ошибки то получится слово пиво заряды не проходят, вводится понятие - ток смещения, который образуется между обкладками конденсатора и замыкает цепь. Таким образом, по проводам течет ток проводимости, связанный с движением электронов, а между обкладками – ток смещения, не связанный с движением зарядов. Найдем выражение для плотности тока смещения.

Используя эти формулы, мы можем получить выражение для плотности тока смещения.

Что же такое ток смещения? Наиболее краткий ответ - это переменное во времени электрическое поле.

1)Токи смещения вызывают появление магнитного поля по тем же законам, что и токи проводимости. Переменное во времени электрическое поле вызывает появление такого же магнитного поля, как ток проводимости, равный j=¶D/¶t.

2) Токи смещения и токи проводимости, несмотря на сходство названий, представляют собой совершенно различные физические явления. Общее у них одно - и те и другие создают вокруг себя магнитное поле