Электромагнитные поля и волны

Август 3, 2022

Главная
Физика
Электромагнитные поля и волны

Содержание

2. Тема 1. ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ Введение. Основные понятия электродинамики. Уравнения Максвелла в интегральной и дифференциальной формах.
3. План учебной дисциплины в дневной форме обучения: 1. Кураев А.А., Попкова Т.Л., Синицын А.К. Электродинамика и
4. 1 Введение. Основные понятия электродинамики Электродинамика – наука, описывающая поведение электромагнитного поля, осуществляющего взаимодействие между зарядами.
5. Классическая электродинамика - макроскопическая. Это определяется оперированием со значениями электромагнитных величин, усредненными по времени и пространству.
6. История развития электродинамики Простейшие электрические и магнитные явления были известны еще в древние времена. 1600г. англичанин
7. 19 век - экспериментальное и теоретическое исследование: 1820г. - выявление связи между электрическими и магнитными явлениями
8. Сводка векторов и их единиц измерения: Подводя краткий итог, представим основные рассмотренные понятия в таблице.
9. Основные понятия электродинамики Одно из проявлений существования ЭМП – взаимодействие поля с силой Лоренца на движущийся
10. Основные понятия электродинамики Материальные уравнения: , - абсолютные диэлектрическая и магнитная проницаемости среды соответственно; [Ф/м] –
11. Основные понятия электродинамики Объемная плотность электрического заряда: Векторное поле объемной плотности тока проводимости: где - заряд,
12. 2 Уравнения Максвелла в интегральной и дифференциальной формах Уравнения Максвелла – теоретическая основа электродинамики. Система введена
13. Уравнения Максвелла в интегральной форме В дальнейшем будем использовать дифференциальную форму УМ.
14. Уравнения Максвелла в дифференциальной форме Вклад Максвелла: введение тока смещения: введение произвольного, в том числе и
15. Дивергенция векторного поля
16. Ротор векторного поля. Для бесконечно малого контура можно записать: Предел – скалярная величина, которая ведет себя
17. Физическая трактовка 1 и 2 уравнений Максвелла с помощью теории колец: Любому пространственному изменению векторов (операция
18. Физическая трактовка 3 и 4 уравнений Максвелла с помощью уравнения непрерывности тока: электрическое поле (3 уравнение)
20. Скачать презентацию

Слайд 2

Тема 1. ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ
Введение. Основные понятия электродинамики.
Уравнения Максвелла в интегральной

и дифференциальной формах.
Метод комплексных амплитуд.

Слайд 3

План учебной дисциплины в дневной форме обучения:
1. Кураев А.А., Попкова Т.Л.,

Синицын А.К. Электродинамика и распространение радиоволн. – Мн.: Новое знание, 2012.
2. Никольский В.В., Никольская Т.И. Электродинамика и распространение радиоволн. – М.: Наука, 1989.
3. Вольман В.Н., Пименов Ю.В., Муравцов А.Д. Техническая электродинамика.– М.: Радио и связь, 2002.

Рекомендуемая литература:

Слайд 4

1 Введение. Основные понятия электродинамики
Электродинамика – наука, описывающая поведение электромагнитного поля,

осуществляющего взаимодействие между зарядами.
Электромагнитное поле - вид материи,
- оказывающий на заряженные частицы силовое воздействие, зависящее от скорости и заряда частиц,
- определяемый во всех точках двумя векторными величинами, которые характеризуют две его стороны, называемые соответственно электрическим полем и магнитным полем.

Слайд 5

Классическая электродинамика - макроскопическая. Это определяется оперированием со значениями электромагнитных величин,

усредненными по времени и пространству.
Усреднение производится для интервалов времени, значительно больших периодов обращения или колебания элементарных заряженных частиц в атомах или молекулах, а также для участков поля, объемы которых во много раз превышают объемы атомов и молекул.

Слайд 6

История развития электродинамики
Простейшие электрические и магнитные явления были известны

еще в древние времена.
1600г. англичанин У.Гильберт разграничил данные явления.
17 – первая половина 18 вв. - многочисленные опыты с наэлектризованными телами.
Вторая половина 18 века - начало количественного изучения электрических явлений:
- появление измерительных приборов (электроскопы различных конструкций);
- экспериментальное установление основного закона электростатики (взаимодействие неподвижных точечных электрических зарядов; англичанин Г. Кавендиш и француз Ш. Кулон).

Слайд 7

19 век - экспериментальное и теоретическое исследование:
1820г. - выявление связи между

электрическими и магнитными явлениями (датчанин Ч.Эрстед);
1826г. – выявление количественной зависимости электрического тока от напряжения (немец Г.Ом);
1830г. – основная теорема электростатики (теорема Гаусса);
1830-1840гг. – развитие ЭД англичанином М. Фарадеем (электрические и магнитные явления рассматриваются с единой точки зрения);
1861-1873гг. – теоретические исследования и обобщения Дж. Максвеллом (Англия) - формулировка фундаментальных уравнений электродинамики;
1886-1889гг. – экспериментальное подтверждение теории Максвелла – работы Г.Герца;
1896г. – создание радио А.С. Поповым.

Слайд 8

Сводка векторов и их единиц измерения:
Подводя краткий итог, представим основные

рассмотренные понятия в таблице.

Слайд 9

Основные понятия электродинамики
Одно из проявлений существования ЭМП – взаимодействие поля

с силой Лоренца на движущийся со скоростью электрический заряд Q:
(1.1)
где - вектор напряженности электрического поля;
- вектор магнитной индукции;
p – пространство;
t – время.

Слайд 10

Основные понятия электродинамики
Материальные
уравнения:
, - абсолютные диэлектрическая и магнитная проницаемости

среды соответственно;
[Ф/м] – электрическая постоянная;
[Гн/м] – магнитная постоянная;
- относительные диэлектрическая и магнитная проницаемости.

Слайд 11

Основные понятия электродинамики
Объемная плотность электрического заряда:
Векторное поле объемной плотности тока

проводимости:
где - заряд, содержащийся в объеме ;
- площадка, ориентированная перпендикулярно движению зарядов;
- орт нормали, указывающий направление движения;
- ток, проходящий через .
Предельные переходы здесь следует понимать как условные (должны содержать достаточно большое число элементарных частиц).
Закон Ома в дифференциальной форме:
- удельная проводимость вещества.

Слайд 12

2 Уравнения Максвелла в интегральной и дифференциальной формах
Уравнения Максвелла – теоретическая

основа электродинамики.
Система введена аксиоматически, является постулатами, подтверждена результатами современных исследований.
Две записи системы уравнений – интегральная и дифференциальная.
Интегральная форма записи основана на экспериментальных данных (обобщение по времени). Удобная для физической трактовки результатов.
Дифференциальная форма записи используется для вывода теоретических положений электродинамики.

Слайд 13

Уравнения Максвелла в интегральной форме
В дальнейшем будем использовать дифференциальную форму УМ.

Слайд 14

Уравнения Максвелла в дифференциальной форме
Вклад Максвелла:
введение тока смещения:
введение произвольного, в том

числе и фиктивного, контура, по которому может распространяться ток (второе уравнение);
применение к переменным полям (3 и 4 уравнения).

Слайд 15

Дивергенция векторного поля

Слайд 16

Ротор векторного поля.
Для бесконечно малого контура можно записать:
Предел – скалярная величина,

которая ведет себя как проекция некоторого вектора на направление нормали к плоскости контура, по которому берется циркуляция. Этот вектор – ротор поля. Предел зависит от ориентации контура в данной точке пространства. Направление нормали связано с направлением обхода правилом правого винта.

Слайд 17

Физическая трактовка 1 и 2 уравнений Максвелла с помощью теории колец:
Любому

пространственному изменению векторов (операция rot) электромагнитного поля соответствует изменение во времени (операция ∂/ ∂t).

Слайд 18

Физическая трактовка 3 и 4 уравнений Максвелла с помощью уравнения непрерывности

тока:
электрическое
поле (3 уравнение)
(заряд уменьшается, исток) (заряд увеличивается, сток)
магнитное поле
(4 уравнение)
(заряд не изменяется, соленоидальное поле)

Электромагнитные поля и волны

Содержание

Тема 1. ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИВведение. Основные понятия электродинамики.Уравнения Максвелла в интегральной

План учебной дисциплины в дневной форме обучения:1. Кураев А.А., Попкова Т.Л.,

1 Введение. Основные понятия электродинамики Электродинамика – наука, описывающая поведение электромагнитного поля,

Классическая электродинамика - макроскопическая. Это определяется оперированием со значениями электромагнитных величин,

История развития электродинамики Простейшие электрические и магнитные явления были известны

19 век - экспериментальное и теоретическое исследование:1820г. - выявление связи между

Сводка векторов и их единиц измерения:Подводя краткий итог, представим основные

Основные понятия электродинамики Одно из проявлений существования ЭМП – взаимодействие поля

Основные понятия электродинамики Материальные уравнения:, - абсолютные диэлектрическая и магнитная проницаемости

Основные понятия электродинамики Объемная плотность электрического заряда:Векторное поле объемной плотности тока

2 Уравнения Максвелла в интегральной и дифференциальной формахУравнения Максвелла – теоретическая

Уравнения Максвелла в интегральной формеВ дальнейшем будем использовать дифференциальную форму УМ.

Уравнения Максвелла в дифференциальной формеВклад Максвелла:введение тока смещения:введение произвольного, в том