2.Импульс и плотность импульса эл.Магн. Поля.

Максвелл теоретически показал, что эл.магн. волна отражаясь или поглощаясь в телах, на которые она падает, оказывает на них давление. Это давление возникает в результате воздействия магнитной составляющей волны на индукционные токи, возбуждаемые электрическим полем той же волны.

Пусть плоская эл.магн. волна распространяется перпендикулярно в однородной поглощающей среде. Наличие поглощения означает, что в среде будет выделяться джоулева теплота с плотностью , значит, электропроводимость не должна быть равна нулю.

Электрическое поле волны возбудит в среде электрический ток с плотностью . Вследствие этого на единицу объема среды действует амперова сила:

, направленная в сторону распространения волны, рис10.6. Она и вызывает давление эл.магн. волны. Если поглощение отсутствует, , сила равна нулю, т.е. волна не оказывает давления на поверхность.

Поверхностному слою толщиной , единичной площади передается в единицу времени импульс:

. Векторы и взаимно перпендикулярны, рис.10.6.

В этом же слое в единицу времени поглощается энергия и выделяется в виде джоулева тепла:

. ( )

Их отношение , а с учетом того, что , ( ) получим: .

Таким образом, электромагнитная волна, несущая энергию , обладает импульсом:

Тогда величина является плотностью импульса эл.магн. волны.

3.Вихревое электрическое поле.

Как известно, в проводящем неподвижном контуре индукционный ток возникает благодаря изменению магнитного потока через этот контур. Наличие тока свидетельствует о появлении в контуре сторонних сил, действующих на носители тока. Эти силы не связаны ни с химическими, ни с тепловыми процессами в проводах. Они не могут быть связаны и с магнитными силами, т.к. магнитные силы работы над зарядами не производят. Остается заключить, что индукционный ток обусловлен электрическим полем, возникающем в проводе. Обозначим это поле , т.к. оно связано с изменением магнитного потока.

Запишем для циркуляции вектора по данному контуру:

.

Подставив э.д.с. из закона Фарадея и поток , получим:

Интеграл берется по произвольной поверхности, опирающейся на контур. Т.к. контур и поверхность неподвижны, то операции дифференцирования по времени и интегрирования по площади можно поменять местами и записать частную производную потока по времени, поскольку в общем случае он зависит и от координат.

или в виде: . (*)

Максвелл предположил, что изменяющееся во времени магнитное поле порождает в пространстве электрическое поле независимо от наличия контура, который позволяет лишь обнаружить это поле.

Поле существенно отличается от электростатического, которое является потенциальным и линии напряженности которого начинаются на положительных и заканчиваются на отрицательных зарядах. Для электростатического поля и в любой точке.

Тот факт, что для электрического поля, возбуждаемого изменяющимся во времени магнитным полем циркуляция и ротор отличны от нуля означает, что это поле не потенциально. Оно, как и магнитное поле является вихревым.

В общем случае, уравнение (*) справедливо, когда присутствуют оба вида поля.

Уравнение (*) является одним из основных в электромагнитной теории Максвелла. Наличие взаимосвязи между электрическим и магнитным полями, выраженное в этом уравнении, является причиной того, что их раздельное рассмотрение имеет лишь относительный смысл. Действительно, электрическое статическое поле создается неподвижными зарядами относительно некоторой инерциальной системы. Однако по отношению к другой инерциальной системе отсчета эти заряды движутся и порождают магнитное поле, которое является вихревым. Неподвижный провод с током создает постоянное магнитное поле в каждой точке пространства. Относительно другой инерциальной системы отсчета этот провод движется и его магнитное поле в конкретной точке пространства меняется и возбуждает вихревое электрическое поле. Таким образом, поле, которое относительно некоторой системы отсчета является чисто электрическим или чисто магнитным, относительно других систем отсчета будет представлять собой совокупность электрического и магнитного полей, образующих единое электромагнитное поле.

Б20

1. Поле у поверхности проводника.

2. Циркуляция и ротор электростатического поля.

3. Ток смещения. Теорема о циркуляции вектора Н.