Физические свойства электромагнитного поля
Электромагнитное поле – это физическое поле, которое взаимодействует с электрически заряженными телами и телами, имеющими мультипольные и дипольные магнитные и электрические моменты.
В электродинамике электромагнитное поле описывается при помощи системы уравнений Максвелла. Воздействие электромагнитного поля описывается в классическом приближении при помощи силы Лоренца.
Электромагнитная волна – это возмущение электромагнитного поля, которое распространяется в пространстве.
Любая волна в пустом пространстве распространяется со скоростью света, в зависимости от длины волны электромагнитное излучение подразделяется на гамма-излучение, свет, радиоизлучение и рентгеновское излучение. Параметры сред, которых распространяется электромагнитное поле следующие: удельная проводимость, а также абсолютная магнитная и диэлектрическая проницаемость.
Современной классификацией предполагается разделение электромагнитных полей на следующие виды:
- Безмассовое.
- Калибровочное.
- Абелево.
- Векторное.
Физические свойства электромагнитного поля изучаются электродинамикой. С квантовой точки зрения оно описывается квантовой электродинамикой, а с классической - классической электродинамикой. В квантовой электродинамике электромагнитное поле рассматривается как поток фотонов. В данном случае переносчиком электромагнитного взаимодействия является фотон, то есть векторный бозон без массы, который иногда называют квантом электромагнитного поля. Существует теория, согласно которой электромагнитное взаимодействие объединяется с гравитационным, однако, данная теория не является общепринятой.
Основы теории электромагнитного поля. Законы Максвелла
Как энергия, электромагнитное поле характеризуется массой, количеством движения и энергией. Его масса, заключенная в одной единице объема, очень мала в сравнении с массой любого другого известного вещества. Но при этом электромагнитное поле может превращаться в вещество, которое, в свою очередь, может превратиться вновь в электромагнитное поле.
Максвелловская теория электромагнитного поля (классическая) учитывает только макроскопические свойства. Согласно данной теории, предполагается, что размеры рассматриваемой области пространства, представляющая собой расстояние от источника поля до рассматриваемой точки в пространстве, очень велики по сравнению с размерами молекул, а время, необходимое для изменения электромагнитного поля, велико по сравнению с временем, которое характерно для внутримолекулярных колебательных процессов.
При изучении электромагнитное поле разделяют на электрическое и магнитное. С макроскопической точки зрения электрический заряд представляет собой совокупность большого количества элементарных зарядов, которые непрерывно распределены на материальных телах. Различают объемное, линейное и поверхностное распределение зарядов.
Однако, разделение на электрическое и магнитное поля условно и зависит от выбранной системы координат. Например, электрический заряд, который двигается с постоянной скоростью и прямолинейно создает вокруг себя и магнитное и электрическое поле, но для наблюдателя, который двигается в том же направлении и такой же скоростью данный заряд кажется неподвижным и потому является источником электрического поля.
Магнитное и электрическое поле проявляются, как пондеромоторные силы. Если в электрическое поле внести электрический заряд, то он, под действием сил поля, будет перемещаться, точно также, как будет перемещаться магнитная стрелка под действием сил магнитного поля.
Основополагающими законами теории электромагнитного поля являются законы Максвелла, звучащие следующим образом:
- Первый закон - магнитное поле может быть создано либо током проводимости, либо электрическим зарядом, который изменяется во времени. В данном случае возникают замкнутые силовые магнитные линии, которые связаны между собой правилом правого буравчика. Данный закон утверждает, что неизбежность возбуждения магнитного поля переменным электрическим полем в любой среде.
- Второй закон - магнитное поле, которое изменяется во времени создает вихревое электрическое поля, то есть такое поле, в котором имеют место быть электрические силовые линии, связанные правилом левого буравчика.
- Третий закон - электрический заряд представляет собой источник электрического поля.
- Четвертый закон - силовые линии магнитного поля всегда замкнуты, у них нет ни истоков, ни стоков, то есть в природе не существует магнитных зарядов. Иногда, для осуществления расчетов, вводятся понятия магнитных токов и магнитных зарядов.
