Заряди і струми – джерела електромагнітного поля

 

Електричний заряд – одне із властивостей елементарних частинок речовини. Розрізняють два види зарядів – позитивні та негативні. Експериментально виявлена дискретна структура зарядів. Величина будь-яких зарядів, які зустрічаються в природі, кратна заряду електрона , який дорівнює приблизно Кл. Електричні заряди обумовлюють електричні і магнітні явища.

Величина електричного заряду вимірюється в кулонах (Кл) і позначається символом . В ідеалізованому випадку електричний заряд вважають точковим, тобто нехтують його розмірами.

Якщо він розподілений в просторі, то його називають об’ємним і характеризують об’ємною густиною, яка має розмірність

, (1.3)

 

де – елемент об’єму.

Під об’ємним зарядом розуміють скалярну величину, яка дорівнює границі відношення об’ємного заряду до об’єму в якому він розподілений, при . З (1.3) видно, що повний заряд, який знаходиться в деякому об’ємі, визначається таким чином:

 

. (1.4)

 

Q вимірюється у .

Електричний заряд може бути розподілений по поверхні у вигляді нескінченного шару і називається поверхневим зарядом і характеризується поверхневою густиною , яка визначається

 

, (1.5)

де – елемент поверхні, а – заряд цього елемента; r_s має розмірність .

Густина електричного струму. Впорядкований рух зарядів створює електричний струм (струми провідності), які характеризуються вектором об’ємної густини струму провідності (рис. 1.1) та має розмірність :

 

, (1.6)

 

де – одиничний вектор, який вказує напрям струму;

– струм, який протікає через площинку , перпендикулярно .

Інтегруючи по поверхні , отримуємо результуючий струм провідності

 

, (1.7)

 

де ;

– нормаль в даній точці поверхні .

Вектор напрямлений по і дорівнює по величині (рис. 1.1).

Особливий інтерес має випадок, коли струми розподілені вздовж поверхні у вигляді нескінченного шару. Такі струми називаються поверхневими (рис. 1.2). Густина поверхневих струмів визначається співвідношенням:

, (1.8)

 

де – одиничний вектор, який показує напрямок руху позитивних зарядів в даній точці;

– відрізок лінії перпендикулярний вектору ;

– величина струму, який протікає через відрізок ;

розмірність - .