9 Магнитные токи. Магнитные заряды (определение, назначение). Уравнения Максвелла с учетом магнитных токов и зарядов. Принцип перестановочной двойственности.

Магнитный ток- это два течения, одно течение сформировано единичными магнитами северного полюса другое магнитами южного полюса , и они создают один встречно-текущий закрученный подобно винту поток, обладающий высокой скоростью. Одно течение, если это будет течение магнитов северного полюса или течение магнита южного полюса, не может существовать отдельно. Чтобы сформировать поток, одно течение должно двигаться встречно другому.

Существуют магнитные заряды - монополи – квазичастицы, несущие на себе только положительный или только отрицательный магнитный заряд. Они не связаны в пары и могут передвигаться по отдельности. Магнитный заряд является источником статического магнитного поля совершенно так же, как электрический заряд является источником статического электрического поля. Магнитный монополь — гипотетическая элементарная частица, обладающая ненулевым магнитным зарядом — точечный источник радиального магнитного поля. Магнитный монополь можно представлять как отдельно взятый полюс длинного и тонкого постоянного магнита. Однако у всех известных магнитов всегда два полюса, то есть он является диполем. Если разрезать магнит на две части, то у каждой его части по-прежнему будет два полюса. Все известные элементарные частицы, обладающие электромагнитным полем, являются магнитными диполями.

Уравнения Максвелла — система дифференциальных уравнений, описывающих электромагнитное поле и его связь с электрическими з арядами и токами в вакууме и сплошных средах.

Принцип перестановочной двойственности- инвариантность однородной системы Максвелла уравнений относительно замены , , , , где -соответственно напряжённости и индукции электрич. и магн. полей. Отсюда вытекает правило замены для электрич. и магн. поляризаций: , а также для диэлектрич. и магн. проницаемостей: . При наличии источников возникает асимметрия Д. п. п., связанная с тем, что электрич. зарядам и токам сопоставляются нек-рые эфф. магн. заряды и токи : . Поскольку, однако, магн. монополи в природе не обнаружены, соответствующие магн. источники вводятся как совокупность магн. диполей, реализуемых с помощью кольцевых электрич. токов. Д. п. п. позволяет исходя из одного решения ур-ний Максвелла получать другое, минуя обращение к самим ур-ниям. Напр., по известному полю переменного во времени электрич. диполя в однородной среде получается поле магн. диполя (рамки с током); по известным Френеля формулам для одной поляризации падающей волны - аналогичные ф-лы для др. поляризации и т. п. Д. п. п. органически связан с дуальностью тензоров эл--магн. поля в четырёхмерном Минковского пространстве-времени, поэтому иногда его наз. принципом дуальности. В теории дифракции Д. п. п. устанавливает связь между эл--магн. полями, дифрагировавшими на отверстии S, прорезанном в бесконечно тонком идеально проводящем плоском экране, и на плоской пластине, совпадающей по форме с отверстием S. В этом случае его часто наз. обобщённым принципом Бабине (см. Бабине теорема)или просто принципом двойственности. Принцип двойственности позволил, в частности, развить теорию т. н. плоских дифракц. излучателей, в т. ч. узких щелей в плоском экране, эквивалентных тонкому электрич. вибратору. Получаем используя принцип: