1.3.2. Основные уравнения электродинамики сплошных сред

Эти уравнения получаются посредством усреднения уравнений электромагнитного поля в пустоте (в вакууме). Такой переход от микро- к макроскопическим уравнениям был впервые проведен Лоренцем (M. A. Lorentz) в 1902 г. Они и имеют вид, написанный нами ранее.

Вид уравнений макроскопической электродинамики существенно зависит от: а) физической природы материальной среды, а также б) от характера изменения поля во времени. Поэтому представляется рациональным производить вывод и исследование этих уравнений для каждой категории физических объектов в отдельности.

Как известно, в отношении электрических свойств все тела делятся на две категории: а) проводники и б) диэлектрики. Причем, первые отличаются от вторых тем, что всякое электрическое поле вызывает в них движение зарядов – электрический ток. (Проводник представляется здесь однородным по своему составу, температуре и т. п. В неоднородном проводнике, как мы увидим в дальнейшем, могут существовать поля, не вызывающие движение зарядов).

1.3.3. Влияние вещества на поле (электрическое)

1) При внесении любого вещества в электрическое поле в веществе происходит смещение по полю положительных и против поля отрицательных зарядов (ядер, электронов и ионов), что приводит к частичному разделению этих зарядов. В результате в тех или иных веществах, внутри и на поверхности, появляются нескомпенсированные заряды различных знаков. Это явление называется электростатической индукцией, а появившиеся в результате разделения заряды индуцированными зарядами.

2) Индуцированные заряды создают дополнительное электрическое поле, которое вместе с исходным (внешним) электрическим полем и образует результирующее поле. Зная внешнее поле и распределение индуцированных зарядов, можно при нахождении результирующего поля уже не обращать внимания на наличие самого вещества – его роль уже учтена с помощью индуцированных зарядов.

Таким образом, результирующее поле при наличии вещества определяется как суперпозиция внешнего поля (поля создаваемого сторонними зарядами) и поля индуцированных зарядов.

3) Однако во многих случаях мы заранее не знаем, как распределены индуцированные заряды в пространстве – и задача оказывается далеко не простой, как могло бы показаться вначале. При этом, как будет показано позже, распределение индуцированных зарядов в решающей степени зависит от а) свойств самого вещества, б) от его физической природы и в) от формы тел. С этими вопросами нам и предстоит ознакомиться более подробно.

Мы начнем с изучения постоянных электрических полей, создаваемых заряженными проводниками – Электростатика проводников.