Електромагнітне поле

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.

Електромагнітне поле — це фізична сутність, якою описується електромагнітна взаємодія між фізичними тілами.

Зміст

[ред.] Кількісні характеристики

Електромагнітне поле характеризується векторними величинами напруженістю електричного поля \mathbf{E}, вектором електричної індукції \mathbf{D}, вектором магнітної індукції \mathbf{B} й напруженістю магнітного поля \mathbf{H}.

У вакуумі [1]

\mathbf{D} = \mathbf{E},
\mathbf{B} = \mathbf{H}.

У середовищі ці співвідношення несправедливі з-за процесів поляризації та намагнічування. В загальному випадку

\mathbf{D} = \mathbf{E} + 4\pi \mathbf{P},
\mathbf{B} = \mathbf{H} + 4\pi \mathbf{I},

де \mathbf{P} — вектор поляризації, а \mathbf{I} — вектор намагніченості.

Конкретний зв'язок між цими величинами визначається фізичними процесами, які відбувається в середовищі й описується формулами, які називаються матеріальними співвідношеннями.

Наприклад для однорідних ізотропних середовищ при слабких полях і без врахування запізнення й просторової дисперсії матеріальні співвідношення записуються:

\mathbf{D} = \varepsilon \mathbf{E},
\mathbf{B} = \mu \mathbf{H},

де ε — діелектрична проникність середовища, μ — магнітна проникність середовища.

У теорії відносності електромагнітне поле описується 4-тензором електромагнітного поля.

[ред.] Джерела електромагнітного поля

Електромагнітне поле сворюється зарядами. Непорушні заряди створюють елктричне поле, рухомі заряди — електричне й магнітне поле.

Із цього випливає, що поділ на електричні й магнітні поля є доволі умовниим. Якщо заряди нерухомі в одній інерційній системі координат, то відносно спостерігача в рухомій системі координат вони рухаються. В такому випадку непорушний спостерігача фіксуватиме лише електричне поле, а рухомий — електричне й магнітне поле водночас. Ці міркування свідчать про нерозризвність поняття електромагнітного поля.

Кількісно електричні й магнітні поля, створені нерухомими й рухомими зарядами визначаються рівняннями Максвела.

Необхідно зауважити, що магнітне поле постійних магнітів створюється узгодженим рухом електронів у атомах, тобто мікроскопічними електричними струмами.

[ред.] Дія на фізичні тіла

Електромагнітне поле, яке породжується зарядами й струмами, діє на заряди й струми в фізичних тілах.

Сила, з якою електромагнітне поле діє на заряджену частку називається силою Лоренца.

Електромагнітне поле взаємодіє також через свою магнітну складову із спінами часток .

[ред.] Розповсюдження в просторі

Електромагнітне поле створене зарядами розповсюджується в просторі у вигляді електромагнітних хвиль.

Таким чином взаємодія заряджених тіл не є миттєвою. Зміна положення одного заряду викликає зміну сили, з якою він діє на інший заряд, лише через проміжок часу, потрібний для того, щоб електромагнітна хвиля подолала віддаль між зарядами. Електромагнітні хвилі розповсюджуються зі швидкістю світла.

[ред.] Фотони

Носіями електромагнітного поля є фотони — елементарні частки із нульовою масою спокою.

Електромагнітні хвилі випромінюються й поглинаються квантами із енергією \hbar \omega.

[ред.] Примітки

  1. На цій сторінці формули записані з використанням природної для електромагнітного поля системи одиниць СГСГ. У системі СІ одиниці для вимірювання різних векторних характеристик електромагнітного поля різні, й тому замість рівності векторів потрібно записувати їхню пропорційність.


Фізика Це незавершена стаття з фізики.
Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.