12. Основы теории Максвелла. Вихревое электрическое поле. Полная система уравнений Максвелла. Существование электромагнитных волн. Свойства электромагнитных волн.

Уравнения Максвелла — система дифференциальных уравнений, описывающихэлектромагнитное поле и его связь с электрическими зарядами и токами в вакууме и сплошных средах. Вместе с выражением для силы Лоренца образуют полную систему уравнений классической электродинамики. Система уравнений Максвелла стала основой для создания Специальной Теории Относительности.

Суть: переменное электрическое поле порождает переменное магнитное поле и наоборот.

Электрическое поле, возникающее при изменении магнитного поля, имеет совсем другую структуру, чем электростатическое. Оно не связано непосредственно с электрическими зарядами, и его линии напряжённости не могут на них начинаться и кончаться. Они вообще нигде не начинаются и не кончаются, а представляют собой замкнутые линии, подобные линиям индукции магнитного поля. Это так называемое вихревое электрическое поле. 

2 поля вместе (электрическое и магнитное) вместе образуют электромагнитное поле.

Электромагнитная волна - волна, порожденная колебанием параметра электромагнитного поля. 

Основные свойства электромагнитных волн: Диэлектрики способны поглощать электромагнитные волны. Некоторые вещества (например, металл) способны поглощать электромагнитные волны. Электромагнитные волны способны изменять свое направление на границе диэлектрика. Электромагнитные волны являются поперечными волнами. Это означает, что векторы Е и В электромагнитного поля волны перпендикулярны к направлению ее распространения.

Система уравнений Максвелла

  Первое М. у. имеет вид:

         

        то есть циркуляция вектора напряжённости магнитного поля вдоль замкнутого контура L(сумма скалярных произведений вектора Н в данной точке контура на бесконечно малый отрезок dl контура) определяется полным током через произвольную поверхность S, ограниченную данным контуром. Здесь j_n — проекция плотности тока проводимости j на нормаль к бесконечно малой площадке ds, являющейся частью поверхности S, с = 3․10¹⁰ см/сек — постоянная, равная скорости распространения электромагнитных взаимодействий в вакууме.

         Второе М. у. является математической формулировкой закона электромагнитной индукции Фарадея (см. Индукция электромагнитная) записывается в виде:

         

        то есть циркуляция вектора напряжённости электрического поля вдоль замкнутого контура L (эдс индукции) определяется скоростью изменения потока вектора магнитной индукции через поверхность S, ограниченную данным контуром. Здесь B_n — проекция на нормаль к площадке ds вектора магнитной индукции В; знак минус соответствует Ленца правилу (См. Ленца правило) для направления индукционного тока.

         Третье М. у. выражает опытные данные об отсутствии магнитных зарядов, аналогичных электрическим (магнитное поле порождается только токами):

         

        то есть поток вектора магнитной индукции через произвольную замкнутую поверхность Равен нулю.

         Четвёртое М. у. (обычно называемое Гаусса теоремой (См. Гаусса теорема)) представляет собой обобщение закона взаимодействия неподвижных электрических зарядов — Кулона закона:

         

        то есть поток вектора электрической индукции через произвольную замкнутую поверхность S определяется электрическим зарядом, находящимся внутри этой поверхности (в объёме V, ограниченном данной поверхностью).