Общие сведения об электромагнитном поле

Электростатическое поле

Третья часть курса ТОЭ посвящена изучению теории электромагнитного поля, в которой рассмотрены физические явления и процессы, происходящие в электромагнитном поле, и методы их расчета. Эти явления и процессы лежат в основе действия большого числа различных электромагнитных и электронных приборов и устройств, широко применяемых на практике, а методы расчета физических явлений и процессов, рассмотренные в курсе Электромагнитного поля, используют при расчете и конструировании этих приборов и устройств.

Под электромагнитным полем понимают вид материи, характеризующийся совокупностью взаимно связанных и взаимно обусловливающих электрического и магнитного полей. Электромагнитное поле обладает характерными для него электрическими и магнитными свойствами, доступными наблюдению. Силовое воздействие поля на электрические заряды и токи положено в основу определения основных векторных величин, которыми характеризуют поле: напряженности электрического поля и индукции магнитного поля .

Значения и как взаимно связанных характеристик единого электромагнитного поля зависят от условий наблюдения этого поля. Они оказываются различными в неподвижной и в подвижной системах координат. Так, электрический заряд, движущийся в некоторой системе координат прямолинейно с постоянной скоростью, создает вокруг себя в этой системе и электрическое, и магнитное поле. Но наблюдатель, движущийся с той же скоростью и в том же направлении, обнаружил бы только электрическое поле, так как по отношению к нему заряд неподвижен.

Электромагнитное поле может самостоятельно существовать в виде электромагнитных волн в вакууме. Это свидетельствует о том, что поле, являясь формой материи, может существовать при отсутствии другой формы материи — вещества. Наряду с этим, электромагнитное поле обладает такими характеристиками, которые присущи веществу, а именно: энергией, массой и количеством движения.

Масса электромагнитного поля в единице объема определяется как частное от деления энергии поля в единице объема на квадрат скорости распространения электромагнитной волы в вакууме, равной скорости света. Количество движения электромагнитного поля, отнесенное к единице объема, равно произведению массы поля в единице объема на скорость распространения электромагнитной волны в вакууме.

При распространении электромагнитного поля одновременно с движением потока электромагнитной энергии происходит перемещение массы поля и количества движения.

Масса электромагнитного поля, заключенная в единице объема, несоизмеримо мала по сравнению с массой (плотностью) всех известных веществ. Даже при максимально достижимых в настоящее время значениях напряженностей электрического и магнитного полей масса поля в единице объема оказывается равной 10^-16 … 10^-18 кг/м³. Тем не менее, наличие массы поля имеет принципиальное значение, поскольку в этом отражена известная инерционность процессов в электромагнитном поле. В одних случаях электромагнитное поле распределено в пространстве непрерывно, в других обнаруживает дискретную структуру, проявляющуюся в виде квантов излученного поля. Электромагнитное поле может превращаться в вещество, а вещество — в поле. Так, электрон и позитрон превращаются в два кванта электромагнитного излучения, а при исчезновении фотона возникает пара: электрон и позитрон. Превращение поля в вещество, а вещества в поле соответствуют превращению одного вида материи в другой. Пространство и время являются формами существования электромагнитного поля.

Дата добавления: 2014-01-15