Электромагнитное поле как особый вид материи

Электрическое и магнитное поля как две стороны единого электромагнитного поля

Электромагнитное поле как особый вид материи.

Лекция 1. Основные понятия теории электромагнитного поля

Литература:

1. Теоретические основы электротехники [Текст]: В 3-х т. Учебник для вузов. Том 1. – 4-е изд. / К. С. Демирчян, Л. Р.

2. Нейман, Н. В. Коровкин, В. Л. Чечурин. – СПб.: Питер, 2004. – 463, [1] с.: ил. – 4000 экз. – ISBN 5-94723-620-6. –ISBN 5-94723-479-3.

В технических устройствах, связанных с передачей и преобразованием энергии или различных сигналов, носителей информации, широко применяется понятие электромагнитного поля.

Под электромагнитным полем (ЭМП) понимают особый вид материи, определяющийся во всех точках пространства двумя векторными величинами, которые характеризуют две его стороны, называемые соответственно «электрическое поле» и «магнитное поле», оказывающий силовое воздействие на заряженные частицы, зависящее от их скорости и значения их заряда.

Связанные с ЭМП процессы характерны тем, что требуют его описания во времени и в пространстве, поскольку электромагнитное поле характеризуется двумя взаимноперпендикулярными векторами – вектором напряженности электрического поля () и вектором напряженности магнитного поля (). Временное распределение напряженностей полей, изменяющихся по гармоническому закону, показано на рисунке 1.

Рисунок 1

Как известно из курса физики, в состав атомов и молекул различных веществ входят элементарные заряженные частицы с положительным элементарным электрическим зарядом (протон, позитрон) и отрицательным элементарным электрическим зарядом (электрон). Эти частицы находятся в непрерывном движении и окружены электромагнитным полем, которое в зависимости от характера этого движения может проявляться в виде электрического или магнитного поля.

Как следует из определения, ЭМП элементарных заряженных частиц проявляется в силовом воздействии на другие заряженные частицы, причем это воздействие носит векторный характер.

Численные значения элементарных электрических зарядов электрона и протона равны по абсолютной величине и противоположны по знаку. Условно отрицательный знак приписывается заряду электрона, а положительный – заряду протона. При этом заряд электрона составляет 1,6·10 ^-19 Кл.

Любая заряженная частица, содержащая один или несколько элементарных электрических зарядов, является носителем заряда. В частности, носителями заряда являются электрон, протон, ион, «дырка» (в полупроводнике). Электрический заряд элементарной частицы, как и сама частица, занимает только некоторую ограниченную область пространства. В пространстве, окружающем эту область, существует связанное с обладающей зарядом частицей электромагнитное поле. Если же в некотором объеме пространства расположены несколько элементарных частиц, то связанные с ними ЭМП находятся в постоянном взаимодействии.

Вокруг элементарной частицы вещества, обладающей зарядом, всегда существует ЭМП, т. е. такую частицу нельзя мыслить без ее ЭМП. В отличие от этого ЭМП может существовать в свободном состоянии, отделенное от частицы, например фотон, ЭМП, излученное антенной. Таким образом, ЭМП может существовать в свободном пространстве, в том числе в пустоте. ЭМП в свободном состоянии, не связанное с частицами вещества, распространяется в пустоте при отсутствии сильных гравитационных полей со скоростью, примерно равной с = 3·10⁸ м/с. В любом веществе (в том числе в воздухе) скорость распространения ЭМП всегда меньше величины с.

Дата добавления: 2014-01-07