Часть I. Электродинамика полей и зарядов в вакууме

ЭЛЕКТРОДИНАМИКА ПОЛЕЙ И ЗАРЯДОВ В ВАКУУМЕ

ЧАСТЬ II

2.1. Принцип относительности Галилея и электродинамика……………….84

2.2. Постулаты специальной теории относительности. Преобразования

Лоренца…………………………………………………………………….86

2.3. Преобразования отрезков и промежутков времени. Интервал………...88

2.4. Релятивистский закон сложения скоростей. Закон преобразования углов………………………………………………………………………….91

2.5. Элементы тензорной алгебры. Ковариантная запись дифференциаль-ного закона сохранения заряда. Законы преобразования плотностей

заряда и тока……………………………………….………………………95

2.6. Ковариантная запись условия Лоренца и уравнений для потенциала.

Закон преобразования потенциалов……………………………………100

2.7. Тензор электромагнитного поля. Ковариантная запись уравнений

Максвелла для полей в вакууме………………………………………...101

2.8. Законы преобразования напряженностей поля. Инварианты электро-

магнитного поля………………………………………………………….104

2.9. Инвариантность фазы. Законы преобразования частоты и волнового вектора электромагнитной волны. Астрономическая аберрация и

эффект Доплера…………………………………………………………..106

2.10. Релятивистское обобщение уравнений механики Ньютона. Уравнение движения заряженной релятивистской частицы во внешнем электро-

магнитном поле………………………………………………………….109

2.11. Законы преобразования энергии и импульса. Связь энергии, импуль-

са и скорости релятивистской частицы………………………………..112

2.12. Принцип стационарного действия в электродинамике. Вывод уравнения релятивистской механики из принципа стационарного дейст-

вия…………………………………………………...……………………115

2.13. Функция Лагранжа при заданных зарядах и токах. Получение уравнений Максвелла из принципа стационарного действия………………..120

2.14. Тензор энергии - импульса электромагнитного поля. Плотность энергии и плотность импульса………………………………………………122

2.15. Излучение быстродвижущегося заряда………………………………..126

Литература…………………………………………………………….…129

1.1. Уравнение Максвелла при заданных зарядах и токах. Сила Лоренца.

1.1.1. Введение.

Классическая электродинамика – раздел физики, изучающий электромагнитное поле и его связь с электрическими зарядами и токами. Математическая модель электродинамики – уравнения Максвелла-Лоренца, которые описывают электромагнитные взаимодействия в вакууме. Уравнения Максвелла-Лоренца были предложены Лоренцем в 1895 году. В этой модели рассматривают микроскопическое (истинное) электромагнитное поле. Раздел электродинамики, основанной на данной модели, называют микроскопической электродинамикой. Электромагнитное поле в веществе описывают с помощью уравнений Максвелла, которые были установлены Максвеллом в 1864 году. Эта модель даёт описание некоторого усреднённого, макроскопического поля. Она лежит в основе макроскопической электродинамики или электродинамики сплошных сред.

Система уравнений Максвелла есть обобщение опытных данных и не может быть выведена из других законов природы. В качестве таких экспериментальных фактов выступают:

· Закон сохранения электрического заряда.

· Закон Кулона.

· Закон Био-Савара-Лапласа.

· Закон электромагнитной индукции Фарадея.

· Отсутствие в природе магнитных зарядов (магнитных монополей).

Первая часть курса посвящена микроскопической электродинамике или теории электромагнитного поля в вакууме. Во второй части курса изложена специальная теория относительности и релятивистская электродинамика. В третьей части курса рассмотрена феноменологическая электродинамикасплошных сред.

На протяжении всего курса будем пользоваться абсолютной системой единиц СГС, называемой гауссовой системой единиц. Основные единицы гауссовой системы – сантиметр, грамм, секунда. Подробнее о гауссовой системой единиц можно прочесть в книге: Д. В. Сивухина «Общий курс физики».

1.1.2. Закон сохранения заряда.

В гауссовой системе заряд измеряется в абсолютных электростатических единицах электричества (абс.ед.эл.). Например, заряд электрона e = 4,80·10^-10абс.ед.эл. В системе СИ заряд электрона e = 1,60·10^-19 Кл. Таким образом, 1 Кл = 3·10⁹ абс.ед.эл.

Закон сохранения электрического заряда – фундаментальный закон природы и уравнения, описывающие электромагнитные явления не должны противоречить этому закону.

Дата добавления: 2014-01-05