Теория электромагнитного поля

1. Электрическое поле. Его основные характеристики. Потенциальное и вихревое электрические поля.

Все

Опыт показал, что между наэлектризованными телами имеется либо притяжение, либо отталкивание.

Электрический заряд обозначается буквой q, единица измерения заряда – кулон (Кл).
Электрический

Наименьшей по массе устойчивой частицей, имеющей отрицательный элементарный заряд, является электрон

Суммарный заряд электрически изолированной системы не изменяется при любых процессах, происходящих

Закон Кулона. Сила взаимодействия двух неподвижных точечных зарядов прямо пропорциональна величине

где – электрическая постоянная,
– коэффициент пропорциональности, или константа Кулона,

Сам по себе закон Кулона не дает представления о том, каков

Определение:
Электрическое поле есть особый вид материи, посредством которого осуществляются силовые воздействия

Силовой характеристикой электрического поля служит вектор напряженности электрического поля.
Он численно

Напряженность поля, создаваемого точечным зарядом:
,
где r – расстояние от заряда

Однородным называют электрическое поле, векторы напряженности которого одинаковы во всех точках

Для графического изображения электростатического поля в пространстве применяется метод силовых линий,

Следует помнить, что:
1) силовые линии электростатического поля не пересекаются друг

Принцип суперпозиции электрических полей: напряженность электрического поля системы точечных зарядов равна

Помимо силовой характеристики электрического поля существует и характеристика его источников -

Потенциальное ЭП – это электростатическое поле, т.е. поле, созданное системой неподвижных

Потенциал электрического поля – скалярная физическая величина, численно равная отношению потенциальной

Другими словами, потенциал электрического поля в данной точке равен работе сторонних

Разность потенциалов – величина, равная работе А1,2 , которую совершают силы

Работа электростатического поля не зависит от вида траектории перемещения заряда, а

Кроме потенциальных ЭП, существуют также вихревые электрические поля.
Их силовые линии

Связь между разностью потенциалов и напряженностью ЭП

Между напряженностью ЭП и потенциалом

Воображаемую поверхность, все точки которой имеют одинаковый потенциал, называют эквипотенциальной поверхностью.

Потенциал поля точечного заряда q на расстоянии r от него:
Эквипотенциальная поверхность

Принцип суперпозиции электрических полей – потенциал поля системы точечных зарядов φ

Электрическая емкость

Электрическая емкость проводника C – количественная мера его способности удерживать

Электрическая емкость проводника определяется его формой, геометрическими размерами и свойствами окружающей

Однако уединенные проводники обладают небольшой емкостью.
Для накопления большого по величине

Плоский конденсатор – система из двух плоских параллельных металлических пластин, расположенных

Электроемкость конденсатора – отношение заряда одной из его обкладок к разности

Формулы для вычисления емкости конденсаторов:

Плоского:
Сферического:
Цилиндрического:

Энергия электрического поля
Электрическое поле является носителем энергии.
В общем случае количественной

Объемная плотность энергии электростатического поля ω – физическая величина, равная отношению

Энергия плоского конденсатора.

Исходя из величины работы А, совершаемой электрическим полем при

2. Магнитное поле и его характеристики

Магнитные явления были известны человечеству

Таким образом, источниками магнитного поля являются движущиеся электрические заряды (следовательно, и

Определение: Магнитное поле есть особый вид материи, посредством которого осуществляются силовые

За положительное направление вектора B принимается направление от южного полюса S

Таким образом, исследуя магнитное поле, создаваемое током или постоянным магнитом, с

Аналогично силовым линиям в электростатике можно построить линии магнитной индукции, в

Для того чтобы количественно описать магнитное поле, нужно указать способ определения

Здесь
q – величина заряда,
v – его скорость,
В – величина

Сила Лоренца (магнитная сила) всегда перпендикулярна плоскости, в которой лежат векторы

Из формулы Лоренца можно дать определение магнитной индукции В:
Вектор магнитной индукции

Единицей магнитной индукции В является тесла (Тл).
Для характеристики магнитного поля источника

Действие магнитного поля на проводник с током. Закон Ампера.
А.М. Ампером было

Сила, действующая в этом случае на участок проводника со стороны магнитного

Из курса элементарной физики известно, что направление действия силы F определяется

Если по двум параллельным проводникам электрические токи текут в одну и

Опыты показали, что модуль силы, действующей на отрезок длиной Δl каждого

Закон Био-Савара-Лапласа

Позволяет вычислить напряженность магнитного поля, создаваемого постоянным током.
Ж.Б. Био и

П.С. Лаплас проанализировал полученные данные и нашел, что напряженность магнитного поля

Возьмем некоторый проводник с током I, выделим элемент тока Idl, из

В точке А элемент тока создает магнитное поле, напряженность которого dH

k – коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора единиц.
В системе СИ

Интегрируя эту формулу, находим напряженность поля, создаваемого током любой формы:

Так, напряженность магнитного поля в центре кругового тока:

Напряженность магнитного поля, созданного бесконечным прямолинейным проводником с током в любой

Напряженность магнитного поля соленоида (однородного):
где N – число витков; l –