Електродинаміка - це

Попередня ◈ Наступна

Електродинаміка - розділ фізики. вивчає електромагнітне поле в найбільш загальному випадку (тобто, розглядаються змінні поля, що залежать від часу) та його взаємодія з тілами, що мають електричний заряд (електромагнітне взаємодія). Предмет електродинаміки включає зв'язок електричних і магнітних явищ, електромагнітне випромінювання (в різних умовах, як вільне, так і в різноманітних випадках взаємодії з речовиною), електричний струм (взагалі кажучи, змінний) і його взаємодія з електромагнітним полем (електричний струм може бути розглянуто при це як сукупність рухомих заряджених частинок). Будь-яке електричне та магнітне взаємодія між зарядженими тілами розглядається в сучасній фізиці як здійснюване за посередництвом електромагнітного поля, і, отже, також є предметом електродинаміки.

Найчастіше під терміном електродинаміка за замовчуванням розуміється класична електродинаміка, що описує тільки безперервні властивості електромагнітного поля за допомогою системи рівнянь Максвелла; для позначення сучасної квантової теорії електромагнітного поля і його взаємодії з зарядженими частинками зазвичай використовується стійкий термін квантова електродинаміка.

Основні поняття

Основні поняття, якими оперує електродинаміка, включають в себе:

  • Електромагнітне поле - це основний предмет вивчення електродинаміки, вид матерії. виявляється при взаємодії з зарядженими тілами. Історично розділяється на два поля:
    • Електричне поле - створюється будь-яким зарядженим тілом або змінним магнітним полем, впливає на будь-який заряджене тіло.
    • Магнітне поле - створюється рухомими зарядженими тілами, зарядженими тілами, що мають спін. і змінними електричними полями, впливає на рухомі заряди та заряджені тіла, що мають спін.
  • Електричний заряд - це властивість тіл, що дозволяє їм взаємодіяти з електромагнітними полями: створювати ці поля, будучи їх джерелами. і піддаватися (силовому) дії цих полів.
  • Електромагнітний потенціал - 4-векторна фізична величина. повністю визначає розподіл електромагнітного поля в просторі. У тривимірної формулюванні електродинаміки з нього виділяють:
    • Скалярний потенціал - тимчасова компонента 4-вектора
    • Векторний потенціал - тривимірний вектор, утворений залишилися компонентами 4-вектора.
  • Вектор Пойнтінга - векторна фізична величина, що має сенс щільності потоку енергії електромагнітного поля.

Основні рівняння

Основними рівняннями, що описують поведінку електромагнітного поля і його взаємодію з зарядженими тілами є:

  • Рівняння Максвелла. що визначають поведінку вільного електромагнітного поля у вакуумі і середовищі, а також генерацію поля джерелами. Серед цих рівнянь можна виділити:
    • Теорема Гаусса (закон Гаусса) для електричного поля, що визначає генерацію електростатичного поля зарядами.
    • Закон замкнутості силових ліній магнітного поля (соленоідальной магнітного поля); він же - закон Гаусса для магнітного поля.
    • Закон індукції Фарадея. визначає генерацію електричного поля змінним магнітним полем.
    • Закон Ампера - Максвелла - теорема про циркуляцію магнітного поля з додаванням струмів зміщення. введених Максвеллом, визначає генерацію магнітного поля рухомими зарядами і змінним електричним полем.
  • Вираз для сили Лоренца. що б силу, діючу на заряд, що знаходиться в електромагнітному полі.
  • Закон Джоуля - Ленца. визначає величину теплових втрат в провідному середовищі з кінцевої провідністю, при наявності в ній електричного поля.

Приватними рівняннями, що мають особливе значення є:

  • Закон Кулона - в електростатики - закон, що визначає електричне поле (напруженість і / або потенціал) точкового заряду; також законом Кулона називається і подібна формула, яка визначає електростатичне взаємодія (силу або потенційну енергію) двох точкових зарядів.
  • Закон Біо - Савара - в магнітостатики - основний закон, що описує породження магнітного поля струмом (аналогічний за своєю роллю в магнітостатики закону Кулона в електростатики).
  • Закон Ампера. визначає силу, що діє на елементарний струм, поміщений в магнітне поле.
  • Теорема Пойнтінга. виражає собою закон збереження енергії в електродинаміки.
  • Закон збереження заряду.

Іноді під електродинамічними ефектами (на противагу електростатики) розуміють ті суттєві відмінності загального випадку поведінки електромагнітного поля (наприклад, динамічний взаємозв'язок між змінними електричним і магнітним полем) від статичного випадку, які роблять приватний статичний випадок набагато простішим для опису, розуміння і розрахунків.

Спеціальні розділи електродинаміки

  • Електростатика описує властивості статичного (яке не змінюється з часом або мінливого досить повільно, щоб «електродинамічними» ефектами можна було знехтувати, тобто, коли в рівняннях Максвелла можна відкинути, через їхню малість, члени з похідними за часом) електричного поля і його взаємодії з електрично зарядженими тілами (електричними зарядами), які також нерухомі або рухаються з досить малими швидкостями (або, можливо, якщо є і швидко рухомі заряди, але вони досить малі за величиною ), Щоб створювані ними поля можна було наближено розглядати як статичні. Зазвичай при цьому мається на увазі і відсутність (або нехтує трохи) магнітних полів. [1]
  • Магнітостатика досліджує постійні струми (і постійні магніти) і постійні магнітні поля (поля не змінюються в часі або змінюються настільки повільно, що швидкістю цих змін в розрахунку можна знехтувати), а також їх взаємодію.
  • Електродинаміка суцільних середовищ розглядає поведінку електромагнітних полів в суцільних середовищах.
  • Релятивістська електродинаміка розглядає електромагнітні поля в рухомих середовищах.

прикладне значення

Електродинаміка лежить в основі фізичної оптики. фізики поширення радіохвиль, а також пронизує практично всю фізику, так як майже у всіх розділах фізики доводиться мати справу з електричними полями і зарядами, а часто і з їх нетривіальними швидкими змінами і рухами. Крім того, електродинаміка є зразковою фізичної теорією (і в класичному і в квантовому своєму варіанті), що поєднує дуже велику точність розрахунків і прогнозів з впливом теоретичних ідей, що народилися в її області, на інші галузі теоретичної фізики.

Електродинаміка має величезне значення в техніці і лежить в основі: радіотехніки. електротехніки. різних галузей зв'язку та радіо.

Першим доказом зв'язку електричних і магнітних явищ стало експериментальне відкриття Ерстед в 1819 -1820 породження магнітного поля електричним струмом. Він же висловив ідею про деяке взаємодії електричних і магнітних процесів в просторі, що оточує провідник, проте в досить неясною формі.

У 1895 році Лоренц вніс істотний внесок в побудову класичної електродинаміки, описавши взаємодія електромагнітного поля з (рухомими) точковими зарядженими частинками. Це дозволило йому вивести перетворення Лоренца. Він же першим помітив, що рівняння електродинаміки суперечать ньютонівської фізики.

У 1905 році А. Ейнштейн публікує роботу «До електродинаміки рухомих тіл», в якій формулює спеціальну теорію відносності. Теорія відносності, на відміну від ньютонівської фізики, знаходиться в повній згоді з класичної електродинаміки і логічно завершує її побудова, дозволивши створити її коваріантного формулювання в просторі Маньківського через 4-потенціал і 4-тензор електромагнітного поля.

В середині XX століття була створена квантова електродинаміка - одна з найбільш точних фізичних теорій, що служить фундаментом і зразком для всіх сучасних теоретичних побудов у фізиці елементарних частинок.

Примітки

  1. ↑ Хоча можна вважати, що це робиться в цілому скоріше лише для спрощення викладу, так як поєднання електростатики і магнітостатики (їх спільне застосування в рамках одного завдання) в принципі досить тривіально щоб не представляти труднощів, зберігаючи майже всі переваги того чи іншого наближення. Завдання ж, коли це актуально, досить нерідкі.

Дивитися що таке "Електродинаміка" в інших словниках:

електродинаміка - електродинаміка ... Орфографічний словник-довідник

ЕЛЕКТРОДИНАМІКА - класична, теорія (неквантовой) поведінки електромагнітного поля, що здійснює взаємодію між елект. зарядами (електромагнітне взаємодія). Закони класичної. макроскопіч. Е. сформульовані в Максвелла рівняннях, до риє дозволяють ... Фізична енциклопедія

ЕЛЕКТРОДИНАМІКА - (від слова електрику, і грец. Dinamis сила). Частина фізики, що трактує про дію електричних струмів. Словник іншомовних слів, які увійшли до складу української мови. Чудінов А.Н. 1910. ЕЛЕКТРОДИНАМІКА від слова електрику, і грец. dynamis, сила ... Словник іншомовних слів української мови

ЕЛЕКТРОДИНАМІКА - класична, теорія неквантовой електромагнітних процесів, в яких основну роль відіграють взаємодії між зарядженими частинками в різних середовищах і в вакуумі. Становленню електродинаміки передували праці Ш. Кулона, Ж. Біо, Ф. Савара, ... ... Сучасна енциклопедія

Електродинаміка - класична, теорія неквантовой електромагнітних процесів, в яких основну роль відіграють взаємодії між зарядженими частинками в різних середовищах і в вакуумі. Становленню електродинаміки передували праці Ш. Кулона, Ж. Біо, Ф. Савара, ... ... Ілюстрований енциклопедичний словник

ЕЛЕКТРОДИНАМІКА - класична теорія електромагнітних процесів в різних середовищах і в вакуумі. Охоплює величезну сукупність явищ, в яких основну роль відіграють взаємодії між зарядженими частинками, здійснювані за допомогою електромагнітного поля ... Великий Енциклопедичний словник

ЕЛЕКТРОДИНАМІКА - ЕЛЕКТРОДИНАМІКА, у фізиці область, що вивчає взаємодію між електричним і магнітним полями і зарядженими тілами. Початок цій дисципліні поклав в XIX в. своїми теоретичними працями Джеймс Максвелл, згодом вона стала частиною ... ... Науково-технічний енциклопедичний словник

ЕЛЕКТРОДИНАМІКА - ЕЛЕКТРОДИНАМІКА, електродинаміки, мн. немає, дружин. (Див. Електрику і динаміка) (фіз.). Відділ фізики, що вивчає властивості електричного струму, електрики в русі; ант. електростатика. Тлумачний словник Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 ... Тлумачний словник Ушакова

  • Електродинаміка. А. Е. Іванов. Цей навчальний посібник є самодостатнім: в ньому викладаються лекції, які протягом ряду років Новомосковсклісь доцентом спеціалізованого навчально-наукового центру МГТУ ім. Н. Е. Баумана ... Детальніше Купити за 1321 руб
  • Електродинаміка. Джессі Рассел. Ця книга буде виготовлена ​​в відповідності з Вашим замовленням за технологією Print-on-Demand. High Quality Content by WIKIPEDIA articles! Електродіна? Міка - розділ фізики, що вивчає ... Детальніше Купити за 1125 руб
  • Електродинаміка. І. Ф. Будагян, А. С. Сігов, В. Ф. Дубровін. Викладаються закони класичної, макроскопічної електродинаміки. Розглядаються напрямні системи електромагнітних хвиль, пов'язані лінії передачі, коливальні системи, матричні методи ... Детальніше Купити за 685 грн (тільки Україна)
Інші книги по запросу «Електродинаміка» >>

Схожі статті

Попередня ◈ Наступна