рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Уравнения Максвелла

Уравнения Максвелла - раздел Электротехника, Лекция ...

Лекция

Уравнения Максвелла

План лекции

Опыты Эрстеда (1820 г.) и Фарадея (1831 г.), взаимосвязь между электрическими и магнитными полями.

Фарадеевская и Максвелловская трактовки явления электромагнитной индукции.

Основные законы электрического и магнитного полей.

Обобщенный закон электромагнитной индукции Фарадея.

Ток смещения

Закон полного тока.

Система уравнений Максвелла в интегральной форме.

Уравнения Максвелла в дифференциальной форме

Выводы. Значения теории Максвелла.

Уравнения Максвелла. Электромагнитные волны.

Это фундаментальные уравнения классической электродинамики, описывающие электромагнитные явления в любой среде (и в вакууме). Сформулированы Максвеллом в 1860 – 1865 годах на основе обобщения эмпирических законов электрических и магнитных явлений и развитие идей английского ученого Фарадея о том, что взаимодействие между электрически заряженными телами осуществляется вследствие электромагнитного поля. Современная форма уравнений Максвелла дана немецким физиком г. Герцем и английским физиком О. Хэвисайдом.

Этот шаг был подготовлен многими исследователями, в первую очередь: М. Фарадей, Ш. Кулон, А. Ампер, Г. Эрстед, Ж. Био, Ф Саварр, П. Лаплас.

Опыты Эрстеда и Фарадея создали основу, на которой построены законы Максвелла.

Опыт Эрстеда (1820 год)

Обнаружим, что провод, замыкающий клеммы вольтовой батареи, влияет на расположенный поблизости магнит.

(обносить провод магнитом – стрелкой) Связь между электрическим током и линиями магнитной индукции – по правому…

Для опыта берется соленоид, магнитный стержень, прибор для обнаружения тока.

Соленоид – замкнутая цепь.

Магнитный стержень около соленоида – тока нет. Приближаем или удаляем стержень – появляется ток. Переменное магнитное поле – создает электронами ток, электрическое поле.

Изменяющееся магнитное поле сопровождается электрическим током.

Силовые линии электрического поля замкнуты вокруг магнитного поля. Используется правило левого винта.

Опыты Эрстеда и Фарадея создали основу, на которой построены законы Максвелла, установив, таким образом, теснейшую взаимосвязь между электрическим и магнитным полем.

Изменение одного поля можно связать с изменением другого поля в точке пространства в любой момент времени.

Из опыта Фарадея: Представим себе, что виток соленоида все меньше и меньше – сходится в точку – и мы получаем закон, связывающий…

Но понадобился еще один шаг, сделанный Максвеллом.

Согласно опыту Фарадея необходим проводник для обнаружения электрического поля, а в опыте Эрстеда необходимо магнитный полюс – игла для обнаружения магнитного поля.

Теория идей Максвелла идет дальше этих экспериментальных фактов.

Таким образом, к уравнениям Максвелла приводят два шага: Первый шаг: В опыте Эрстеда круговые линии магнитного поля, замыкающиеся…

В опыте Фарадея круговые линии электрического поля, замыкающиеся вокруг изменяющегося магнитного поля, должны быть стянуты к точке.

Второй шаг: Трактовка поля как реального объекта.

В основу теории поля. (В точке – дифференциальная форма).

Уравнения Максвелла описали структуру электромагнитного поля. Арена этих законов – все пространство (о едином электромагнитном поле).

I. Первым шагом на пути построения теории поля была идея Максвелла о возможности построения закона, связывающего изменение магнитного поля с изменением электрического поля.

II. Второй шаг.

Электрическое и магнитное поле – реальные объекты.

Электрическое поле создается изменяющимся магнитным полем совершенно независимо от того, есть проводник или нет.

Магнитное поле создается изменяющимся электрическим полем независимо от того, есть стрелка или ее нет.

Он опирался на основные законы электрического и магнитного поля.

Основные законы электрического и магнитного полей следующие: 1) Теорема Гаусса для электрического поля:

Электростатическое поле потенциально.

Поля сторонних сил непотенциальны – они вихревые. Закон электромагнитной индукции Фарадея:

Провод в контуре

Таким образом, переменное магнитное поле создает вихревое электрическое поле ((вихрь)), связанное справилом левого винта. Как создать вихревое магнитное поле ?

Это основные законы электрического и магнитного полей и легли в основу теории Максвелла.

Первая гипотеза Максвелла – обобщенный закон электромагнитной индукции… Любое изменяющееся во времени магнитное поле вызывает появление вихревого электрического поля:

Так как магнитное поле есть обязательный признак всякого тока, то Максвелл назвал переменное электрическое поле током смещения, в отличие от тока проводимости, обусловленного движением заряженных частиц, совершенно не связанного с движением зарядов.

Открытие Максвеллом тока смещения – наиболее существенный и решающий шаг, сделанный Максвеллом при построении теории электромагнитного поля. Это открытие аналогично открытию электромагнитной индукции: переменное магнитное поле возбуждает вихревое электрическое поле.

Это было чисто теоретическое открытие – потом было подтверждено экспериментами.

Рассмотрим цепь переменного тока, содержащую конденсатор. Ток проводимости везде, кроме зазора конденсатора:

Линии тока проводимости терпят разрыв, зато в пространстве между обкладками есть переменное электрическое поле (). Максвелл предположил, что линии тока проводимости непрерывно переходят на границе обкладок конденсатора в линии тока смещения, то есть ток проводимости в металлическом проводнике замыкается током смещения в диэлектрике.

В таком случае плотности равны:

Но

Поверхностная плотность заряда

Но известно (для изотропной среды): Следовательно:

Закон полного тока.

- ток смещения (плотность тока);- плотность тока поляризации, обусловленная движением связанных зарядов.

Даже в вакууме всякое изменение электрического поля возбуждает в окружающем пространстве магнитное поле.

- открытие тока смещения – к открытию электромагнитного поля.

Ваша специальность включает исследование свойств материалов в электрических и магнитных полях.

Пусть синусоидальное поле:

В диэлектриках токи смещения больше токов проводимости уже при низких частотах (переменный ток).

Дополнив основные факты из области электромагнетизма установлением магнитных действий токов смещения, Максвелл смог написать систему фундаментальных уравнений электродинамики:

Материальные уравнения:

Уравнение Максвелла в дифференциальной форме

- напряженность магнитного поля в точках контура, Ограничивающего поверхность… Можно, однако, преобразовать эти уравнения в такую форму, чтобы все величины относились к одной и той же точке поля.…

– Конец работы –

Используемые теги: уравнения, Максвелла0.051

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Уравнения Максвелла

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Еще рефераты, курсовые, дипломные работы на эту тему:

Уравнение - кинематическое уравнение затухающих колебаний
Уравнение кинематическое уравнение затухающих колебаний w уравнение циклическая частота затухающих колебаний Из видно... График амплитуды показан на рис а график затухающих колебаний на рис Колебания со временем постепенно...

Математическая модель. Решение нелинейных уравнений. Решение систем линейных алгебраических уравнений
Погрешность математической модели связана с ее приближенным описанием реального объекта Например если при моделировании экономической системы не... Исходные данные... Исходные данные как правило содержат погрешности так как они либо неточно измерены либо являются результатом...

Уравнения, в которых неизвестная функция входит под знак производной или диффе-ренциала, называется дифференциальным уравнением. Например
семестр часть Дифференциальные уравнения... В каждой лекции все формулы определения и теоремы нумеруются так же как и в... Лекция Общие понятия Начальная задача задача Коши и теорема существования и единственности решения задачи Коши...

Линейным диофантовым уравнением называется уравнение с несколькими неизвестными вида
Линейным диофантовым уравнением называется уравнение с несколькими... Теория решения подобных уравнений является классическим разделом элементарной математики В ней не приходится писать...

Новые реалии в физическом содержании великих уравнений электродинамики Максвелла
Правильный выбор того или иного конструктивного типа арматуры в значительной степени предопределяет безаварийную работу как отдельных… В классификацию конструкций устройств трубопроводной арматуры с учетом… Основные типы регуляторов давления газа. Принципы действия Регуляторы давления газа применяют в автоматических и…

Ток смещения. Уравнения Максвелла в интегральной форме
На сайте allrefs.net читайте: "Ток смещения. Уравнения Максвелла в интегральной форме"

ТЕКСТЫ ЛЕКЦИЙ ЛЕКЦИЯ 1. СИСТЕМЫ ЛИНЕЙНЫХ УРАВНЕНИЙ. 1. Системы линейных уравнений
ЛЕКЦИЯ СИСТЕМЫ ЛИНЕЙНЫХ УРАВНЕНИЙ... Системы линейных уравнений Равносильные системы линейных уравнений...

АНАЛИЗ УРАВНЕНИЯ ПОЛНОГО ТОКА ДЛЯ НЕОДНОРОДНОЙ ЦЕПИ
Применим закон полного тока к контуру по средней линии магнитного потока Заменив интеграл суммой для каждого однородного участка получим... где и длины сердечника и зазора...

Изучение организации вычислений по циклу и определение корней алгебраических уравнений в программной среде Mathcad
Изучение организации вычислений по циклу и определение корней алгебраических уравнений в программной среде Mathcad... Цель Изучение организации многократных расчетов по одной и той же формуле или алгоритму получения навыков решения...

ИНТЕГРАЛЬНОЕ ИСЧИСЛЕНИЕ. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ. РЯДЫ.
САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ... Кафедра высшей математики и информатики...

0.034
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • По категориям
  • По работам