Реферат Курсовая Конспект
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.
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.
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.
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.
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
Даже в вакууме всякое изменение электрического поля возбуждает в окружающем пространстве магнитное поле.
- открытие тока смещения – к открытию электромагнитного поля.
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:
– 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
Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов