1.3. Источники электромагнитного поля

Источниками ЭМП являются электрические заряды, электрические диполи, движущиеся электрические заряды, электрические токи, магнитные диполи.

Понятия электрического заряда и электрического тока даны в курсе физики. Электрические токи бывают трёх типов:

1) Токи проводимости.

2) Токи смещения.

3) Токи переноса.

Ток проводимости – скорость прохождения подвижных зарядов электропроводящего тела через некоторую поверхность.

.

Ток смещения – скорость изменения потока вектора электрического смещения через некоторую поверхность.

.

Ток переноса характеризуется следующим выражением

где v – скорость переноса тел через поверхность S; n – вектор единичной нормали к поверхности; – линейная плотность заряда тел, пролетающих через поверхность, в направлении нормали;  – объемная плотность электрического заряда; v – плотность тока переноса.

Электрическим диполем называется пара точечных зарядов +q и – q, находящихся на расстоянии l друг от друга (рис. 1).

Рис. 1.

Точечный электрический диполь характеризуется вектором электрического дипольного момента:

.

Магнитным диполем называется плоский контур с электрическим током I. Магнитный диполь характеризуется вектором магнитного дипольного момента

,

где S – вектор площади плоской поверхности, натянутой на контур с током. Вектор S направлен перпендикулярно этой плоской поверхности, причем, если смотреть из конца вектора S , то движение по контуру в направлении, совпадающим с направлением тока, будет происходить против часовой стрелки. Это означает, что направление вектора дипольного магнитного момента связано с направлением тока по правилу правого винта.

Атомы и молекулы вещества представляют собой электрические и магнитные диполи, поэтому каждую точку вещественного типа в ЭМП можно характеризовать объемной плотностью электрического и магнитного дипольного момента:

P – электрическая поляризованность вещества:

,

M – намагниченность вещества:

.

Электрическая поляризованность вещества – это векторная величина, равная объемной плотности электрического дипольного момента в некоторой точке вещественного тела.

Намагниченность вещества – это векторная величина, равная объемной плотности магнитного дипольного момента в некоторой точке вещественного тела.

Электрическое смещение – это векторная величина, которая для любой точки наблюдения вне зависимости от того, находится ли она в вакууме или в веществе, определяется из соотношения:

(для вакуума или вещества),

(только для вакуума).

Напряженность магнитного поля – векторная величина, которая для любой точки наблюдения вне зависимости от того находится ли она в вакууме или в веществе определяется из соотношения:

,

где напряженность магнитного поля измеряется в А/м.

Кроме поляризованности и намагниченности существуют другие объемно–распределенные источники ЭМП:

– объемная плотность электрического заряда ; ,

где объемная плотность электрического заряда измеряется в Кл/м³;

– вектор плотности электрического тока, нормальная составляющая которого равна

.

В более общем случае ток, протекающий через незамкнутую поверхность S, равен потоку вектора плотности тока через эту поверхность:

,

где вектор плотности электрического тока измеряется в А/м².