Примеры решения типовых задач электродинамика

Основы электродинамики. Понятие об электромагнитном поле и его частных проявлениях. Материальность электромагнитного поля. Явление электризации тел. Электрический заряд. Закон сохранения электрического заряда. Взаимодействие точечных зарядов. Закон Кулона. Электрическая постоянная. Электрическое поле и его напряженность. Принцип суперпозиции полей. Графическое изображение полей точечных зарядов. Работа, совершаемая силами электрического поля по перемещению заряда. Потенциал и рачность потенциалов. Поверхности равного потенциала. Связь между напряженностью и разностью потенциалов. Проводники и диэлектрики в электрическом поле. Диэлектрическая проницаемость среды. Электроемкость. Конденсаторы и их соединение. Энергия электрического поля заряженного конденсатора.

РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН В АТМОСФЕРЕ Важное свойство уравнений Максвелла для электромагнитного поля состоит в том, что оно допускает существование бегущих волн. Они могут распространяться в диэлектрической среде в отсутствие каких-либо зарядов и токов. Их основная особенность, как мы увидим ниже, заключается в том, что эти волны являются поперечными, т.е. волна распространяется в направлении, перпендикулярном плоскости, в которой расположены векторы электрического и магнитного полей.

Элементы геофизики

Метастабильные состояния (греч. meta – после, за, в данном случае за стабильным состоянием, неустойчивые состояния).

Преобразования Лоренца для макроскопических полей

Электродинамика. Закон Кулона. Напряженность электрического поля. Потенциал электрического поля.

Энергия и поток энергии электромагнитного поля Для одиночного заряда q работа, производимая полем в единицу времени, равна  Магнитное поле работы не производит. 

Скин-эффект в инфракрасной области При дальнейшем увеличении частоты поля наименьшей длиной становится величина vF/w << d << l, так как в соответствии с результатами предыдущего раздела при аномальном скин-эффекте dw ~ w2/3. В металлах эти условия при комнатной температуре реализуются в инфракрасной области спектра. В частности для меди скорость на границе Ферми vF = 1.57 ∙ 108 см/с и для фотона с энергией = 1 эВ получим, что vF/w = 10 Å. Конечно, предполагается, что энергия фотона  чтобы ограничиваться областью энергий электрона вблизи границы Ферми

УРАВНЕНИЯ МАКСВЕЛЛА В ДИЭЛЕКТРИКЕ В этом разделе мы выведем уравнения Максвелла для макроскопических электрического и магнитного полей в диэлектрической среде, стартуя с уравнений Максвелла в вакууме для микроскопических полей и набора большого числа молекул (или атомов), а также каких-то заданных внешних зарядов и внешних токов. Методика вывода основана на усреднении путем размазывания любого микроскопического заряда (электрона или атомного ядра в молекуле или атоме) по объему, радиус которого, с одной стороны, велик по сравнению с расстоянием между соседними молекулами, так что в усредняемый объем попадает большое число молекул, а с другой стороны, мал по сравнению с макроскопической неоднородностью рассматриваемой системы (например, с размером диэлектрика). 

Электроемкость. Конденсаторы Если двум изолированным друг от друга проводникам сообщить заряды q1 и q2, то между ними возникает некоторая разность потенциалов Δφ, зависящая от величин зарядов и геометрии проводников. Разность потенциалов Δφ между двумя точками в электрическом поле часто называют напряжением и обозначают буквой U. Наибольший практический интерес представляет случай, когда заряды проводников одинаковы по модулю и противоположны по знаку: q1 = – q2 = q. В этом случае можно ввести понятие электрической емкости.

КВАЗИСТАЦИОНАРНОЕ  ПОЛЕ В ПРОВОДНИКАХ До сих пор мы рассматривали постоянные электрические и магнитные поля, причем их можно было изучать раздельно. Теперь перейдем к описанию переменных электромагнитных полей, где электрические и магнитные поля зацепляются друг за друга в уравнениях Максвелла. Мы начнем с низкочастотных электромагнитных волн, распространяющихся в проводниках, для которых система уравнений Максвелла существенно упрощается по сравнению с общим случаем.

Токи Фуко  Переменное магнитное поле, проникая внутрь проводника, согласно уравнениям Максвелла создает в нем переменное вихревое электрическое поле. Это электрическое  поле создает вихревые токи электронов (так называемые токи Фуко), что в свою очередь приводит к выделению джоулева тепла внутри проводника. Вычислим среднюю по времени тепловую энергию, выделяющуюся в единичном объеме проводника в единицу времени (т.е. выделяющуюся мощность), в условия применимости теории нормального скин-эффекта, рассмотренного в предыдущем разделе. Конечно, при вычислении мы должны оперировать с вещественными величинами полей, так как хотим получить квадратичную по ним величину

Пpоводники в электpостатическом поле Что произойдет, если проводник - тело, способное проводить электрический ток, - поместить в электростатическое поле? Так как в проводнике присутствуют "свободные заряды" (напpимеp, в металлах ими являются валентные электроны атомов), то в нем появится кpатковpеменный электрический ток: на свободные заряды проводника будут действовать электpические силы, котоpые пpиведут их в движение. Однако в пpиpоде действует закон теpмодинамической необpатимости, согласно котоpому в замкнутой системе любой макpоскопический пpоцесс, любое видимое движение pано или поздно пpекpатится и система должна пpийти в состояние теpмодинамического pавновесия.

Дрейф протонов солнечного ветра в экваториальной плоскости Земли Помимо дрейфа протонов солнечного ветра вдоль магнитных силовых линий Земли (меридианов), они дрейфуют также и в поперечном направлении вдоль широт. Чтобы не перепутать оба движения, обратимся к случаю, когда протоны не имеют составляющей скорости вдоль меридиана.

Работа в электрическом поле. Потенциал При перемещении пробного заряда q в электрическом поле электрические силы совершают работу.

Электрическое поле По современным представлениям, электрические заряды не действуют друг на друга непосредственно. Каждое заряженное тело создает в окружающем пространстве электрическое поле. Это поле оказывает силовое действие на другие заряженные тела. Главное свойство электрического поля – действие на электрические заряды с некоторой силой. Таким образом, взаимодействие заряженных тел осуществляется не непосредственным их воздействием друг на друга, а через электрические поля, окружающие заряженные тела.

Магнитная экранировка Тонкие пластинки с большой магнитной проницаемостью сильно экранируют внешнее постоянное магнитное поле, не пропуская его. Решим типичную задачу об экранировке магнитным полем, заодно рассмотрев на данном примере метод магнитного потенциала.

Основы физики и электротехники. Лекции, курсовые, задачи, учебники