Электрическое и магнитное поля. Электростатическое поле. Электромагнитное поле

1. Лекция №2

• Электрическое и
магнитное поля
• Электростатическое
поле
• Электромагнитное
поле

2. Электрическое и магнитное поля

• Электрическое поле - одна из двух сторон
электромагнитного поля, обусловленная
электрическими зарядами и изменением магнитного
поля, оказывающая силовое воздействие на
заряженные частицы и тела и выявляемая по
силовому воздействию на неподвижные заряженные
тела и частицы.
• Магнитное поле - одна из двух сторон
электромагнитного поля, обусловленная
электрическими зарядами движущихся заряженных
частиц и тел и изменением электрического поля,
оказывающая силовое воздействие на движущиеся
заряженные частицы и выявляемая по силовому
воздействию, направленному нормально к
направлению движения этих частиц и
пропорциональному их скорости.

3.

• Электрическое поле
создается зарядами
• Магнитное поле
создается при
движении
электрических
зарядов по
проводнику

4.

На практике встречаются следующие виды
полей:
• электростатическое поле, стационарное
электрическое и стационарное магнитное
поле (создаются постоянными токами);
• квазистационарное поле (в нем явления
протекают медленно во времени);
• быстроизменяющиеся во времени поля в
неподвижных телах и средах, движущихся в
некоторой системе координат с относительно
большой скоростью (в том числе
соизмеримой со скоростью света).

5. Электростатическое поле -

Электростатическое поле это частный вид электромагнитного поля.
Оно создается совокупностью электрических
зарядов, неподвижных в пространстве по
отношению к наблюдателю и неизменных во
времени.
Электростатическое поле обладает способностью
воздействовать на помещенный в него электрический
заряд с механической силой, прямо
пропорциональной значению этого заряда.
Любое поле характеризуется некоторыми
основными величинами. Основными величинами для
электростатического поля являются напряженность
Е и потенциал.

6.

Напряженность поля – величина векторная,
определяемая в каждой точке значением и
направлением; потенциал является величиной
скалярной. Значение потенциала определяется в
каждой точке поля некоторым числом.
Электростатическое поля определено, если
известен закон изменения напряженности поля или
потенциал во всех точках этого поля.
Если в электростатическое поле поместить
настолько малый (неподвижный) положительный
заряд, что он своим присутствием не вызовет
сколько-нибудь заметного перераспределения
зарядов на телах, создающих поле, то отношение
силы, действующей на заряд, к значению заряда
определяет напряженность поля в данной точке.
Таким образом Е – это силовая характеристика
поля, определенная при условии, что внесенный
в данную точку поля заряд не исказил поля,
существующего до внесения этого заряда.

7.

Электростатическое поле можно охарактеризовать
совокупностью силовых и эквипотенциальных линий.
Силовая линия – это мысленно проведенная в поле линия,
начинающаяся на положительно заряженном теле и
заканчивающаяся на отрицательно заряженном теле.
Проводится она таким образом, касательная к силовой линии в
любой ее точке дает направление напряженности в этой точке.
Силовая линия имеет начало (на положительно заряженном
теле) и конец (на отрицательно заряженном теле).
Так как положительный и отрицательный заряды, создающие
поле, не могут быть в одной и той же точке, то силовые линии
электростатического поля не могут быть линиями, замкнутыми
сами на себя.
В электростатическом поле можно провести
эквипотенциальные (равнопотенциальные) поверхности.
Под эквипотенциальной поверхностью понимают
совокупность точек поля, имеющих один и тот же
потенциал.
Если мысленно рассечь электростатическое поле какойлибо секущей плоскостью, то в полученном сечении будут
видны следы пересечения плоскости с
эквипотенциальными поверхностями. Их называют
эквипотенциальными линиями (эквипотенциалиями).

8.

Из самого определения эквипотенциальной
поверхности следует, что перемещение по ней не
вызовет изменения потенциала. Точно так же и
перемещение вдоль эквипотенциальной линии не
связано с изменением потенциала.
Эквипотенциальные и силовые линии в любой
точке поля пересекаются под прямым углом.

9. Электромагнитное поле

Любая обладающая электрическим зарядом частица
вещества всегда взаимосвязана с ее собственным
электромагнитным полем. Однако электромагнитное
поле может существовать и в свободном состоянии,
не связанное с заряженными частицами вещества, излученное ускоренно движущимися заряженными
частицами и распространяющееся в вакууме
электромагнитное поле.

10.

• Подобно веществу электромагнитное поле
обладает энергией, массой, количеством
движения и моментом количества движения,
т.е. теми универсальными свойствами
материи, которые подчиняются всеобщим
законам сохранения и обусловлены
несотворимостью и неуничтожимостью
материи и ее движения.
• Важнейшая отличительная особенность
внешнего по отношению к заряженной
частице электромагнитного поля - его
способность оказывать силовое воздействие
на эту частицу, которое зависит от ее
скорости.

11.

Электромагнитное поле в макроскопическом
масштабе наблюдения характеризуется
непрерывностью его распределения в
пространстве. С течением времени
происходит распределение поля в
пространстве. Распространяющееся
электромагнитное поле называют
электромагнитной волной.
Поскольку объемная плотность массы
электромагнитного поля весьма мала, то в
вакууме при отсутствии сильных
гравитационных полей скорость
распространения электромагнитного поля в
свободном пространстве всегда постоянна и
равна скорости света, т.е. приблизительно
3*10^8м/с.

12.

Классическая (макроскопическая) электродинамика
приписывает полю только волновые свойства, а
элементарным частицам корпускулярные.
С макроскопической точки зрения частицы вещества
не могут накладываться друг на друга в
пространстве, а электромагнитные поля этим
свойством обладают – в одном и том же объеме
может существовать одновременно множество
электромагнитных полей. В условиях
макроскопического наблюдения вещество и
электромагнитное поле могут быть взаимно
проницаемыми, занимать один и тот же объем и
влиять друг на друга.
Электромагнитное поле и электрический заряд
представляют собой первые и основные понятия,
относящиеся к физическим явлениям
электромагнетизма.

13.

Электромагнитное поле - это особый вид
материи, отличающийся непрерывным
распределением в пространстве (электромагнитные
волны, поле заряженных частиц) и обнаруживающий
дискретность структуры (фотоны),
характеризующийся в свободном состоянии
способностью распространяться в вакууме (при
отсутствии сильных гравитационных полей) со
скоростью, близкой к 3*108 м/с, оказывающий на
заряженные частицы силовое воздействие,
зависящее от их скорости.
Электрический заряд - свойство частиц материи
(вещества) или тел, характеризующее их
взаимосвязь с собственным электромагнитным
полем; имеет два вида заряда –положительный
(заряд протона, позитрона и т.д.) и отрицательный
(заряд электрона); количественно определяется по
силовому взаимодействию тел, обладающих
электрическими зарядами.