- •Раздел 4
- •Теория электромагнитного поля
- •2.Общие вопросы
- •3.Краткие сведения из векторной алгебры
- •4.Первое уравнение Максвелла
- •5.Второе уравнение Максвелла
- •6.Третье уравнение Максвелла
- •8.Теорема Умова-Пойнтинга. Вектор Пойнтинга
- •9.Общая схема движения энергии в электрической цепи.
- •10.Электростатическое поле
- •11.Безвихревой характер электростатического поля
- •12.Электрический потенциал
- •13.Определение потенциала
- •14.Уравнение Пуассона и Лапласа
- •15.Г Рис. 5.11 раничные условия
- •16.Поле шарового электрода
- •17.Магнитное поле постоянных токов
- •18.Скалярный магнитный потенциал
- •19.Векторный магнитный потенциал
Раздел 4
Теория электромагнитного поля
2.Общие вопросы
Теория электромагнитного поля используется для расчета магнитных и электрических полей различных электрических машин и приборов. Незаменима эта теория и для исследования радиотехнических изделий, которые используют процесс движения электромагнитной энергии. Носитель этой энергии – электромагнитное поле – существенно отличается от привычной материальной среды. Об этом свидетельствует факт передачи электромагнитной энергии через вакуум.. Таким образом, электромагнитное поле – особый вид материи в отличие от вещества. Однако оно имеет ряд признаков свойственных веществу:
а) обладает массой;
б) энергией;
в) количеством движения и моментом количества движения.
Это свойства материи, которые подчиняются законам физики.
Электромагнитное поле может создаваться из вещества и превращаться в вещество и никуда не исчезает. Оно может существовать вместе с зарядами и отдельно от них (электромагнитные волны). Электромагнитное поле материально, а заряд не материален, это свойство частицы создавать поле и взаимодействовать с полем. Природа электричества неизвестна.
Электрическое поле и магнитное это две стороны единого электромагнитного поля. Электрическое поле создается электрическими зарядами, а также изменяющимся магнитным полем. Магнитное поле создается движущимися электрическими зарядами, а также изменяющимся электрическим полем. Раздельное изучение электрического и магнитного полей это лишь методический прием.
Для расчета электрических цепей, где действуют постоянные токи, и токи невысокой частоты нет необходимости использовать теорию электромагнитного поля. При расчете электрических цепей использовались следующие основные уравнения:
– закон полного поля. (5.1)
– закон электромагнитной индукции. (5.2)
– закон Гаусса. (5.3 )
– постулат Максвелла. (5.4)
– принцип непрерывности магнитного потока. (5.5)
– принцип непрерывности полного электрического тока. (5.6)
. (5.7)
. (5.8)
. (5.9)
Эти уравнения характеризуют поле по поверхности, по объему, по контуру, и не характеризуют его по каждой точке. Для того, чтобы выяснить характер электромагнитного поля, этих интегральных уравнений недостаточно. Необходимо перейти к дифференциальной формулировке этих законов, т.е. к уравнениям Максвелла. Уравнения Максвелла рассматривают поля в пространстве с помощью векторной алгебры. Рассмотрим некоторые вопросы векторной алгебры, непосредственно связанные с теорией поля.