Электромагнитное поле

Основные векторные величины, характеризующие

Силовое воздействие поля на электрические заряды и токи положено в основу определения основных векторных величин, которыми характеризуют поле: напряженности электрического поля E и индукции магнитного поля B.

1. Напряженность электрического поля – физическая характеристика электрического поля, определяющая силовое воздействие поля на неподвижный электрический заряд.

Напряженность электрического поля является векторной величиной, численно равной отношению силы , с которой электрическое поле действует на положительный заряд q, внесенный в рассматриваемую точку поля, к значению этого заряда, когда величина заряда стремится к нулю

Сила электрического поля, действующая на заряд, направлена вдоль вектора . Линия напряженности электрического поля – это линия, в каждой точке которой вектор направлен по касательной к ней.

Под действием электрического поля происходит поляризация вещества т.е. ориентация диполей относительно векторов поля. Поляризация – это сумма всех дипольных моментов вещества, отнесенная к единице объема

Поляризация показывает, насколько вектор электрического смещения индукции в данной среде отличается от вектора электрического смещения в вакууме.

Рис.1.1

Если среда состоит из заряженных частиц (диполей), выстраивающихся по направлению приложенного электрического поля, то поляризация называется ориентационной (рис.1.1). Если среда состоит из нейтральных (в электрическом отношении) частиц, то происходит электронная поляризация, т.е. вытягивается электронная оболочка атомов. В любом случае

где ε₀ = 1/36π∙10^-9 Ф/м = 8,85 пФ/м – электрическая постоянная;

χ_э – электрическая восприимчивость;

– вектор электрического смещения:

где(1+ χ_э) = ε_r

ε_r – относительная электрическая проницаемость;

ε = ε₀ ε_r – абсолютная электрическая проницаемость;

– материальное уравнение для векторов электрического поля.

2. Магнитная индукция – это физическая характеристика магнитного поля, определяющая силовое воздействие на движущийся заряд.

Магнитная индукция – векторная величина, характеризующая магнитное поле в каждой его точке.

Численно магнитную индукцию поля можно определить по механической силе, действующей на движущийся заряд, либо на элемент проводника с током:

Направление силы находят по правилу векторного произведения

( ). Механическая сила максимальна, если вектор скорости v перпендикулярен вектору индукции B.

Для заряда q, движущегося со скоростью v во внешнем поле:

С вектором магнитной индукции напряженность магнитного поля связана соотношением:

где μ = μ₀ μ_r – абсолютная магнитная проницаемость,

μ₀ = 4π∙10^-7 Гн/м – магнитная постоянная,

μ_r = (1 + χ_M) -– относительная магнитная проницаемость,

– намагниченность, равная сумме магнитных моментов атомов в единице объема вещества:

Намагниченность пропорциональна напряженности приложенного поля:

где χ_М – магнитная восприимчивость._.