Ток смещения Изменяющееся во времени магнитное поле создает

Ток смещения Изменяющееся во времени магнитное поле создает вихревое электрическое поле: Возникает вопрос: может ли меняющееся во времени электрическое поле создавать магнитное поле?

Рассмотрим заряженный плоский конденсатор, который разряжается через внешнее сопротивление. Выберем произвольный замкнутый контур L, охватывающий провод. Применим к этому контуру теорему о циркуляции для вектора напряженности магнитного поля Рассмотрим две поверхности, охватываемые этим контуром S 1 и S 2. Обе поверхности равноправные, однако через поверхность S 1 течет ток, а через поверхность S 2 - нет. Значит, циркуляция вектора H зависит от поверхности, чего быть не может.

Поверхность S 2 пронизывает только электрическое поле. По теореме Гаусса поток вектора D сквозь замкнутую поверхность равен Продифференцируем это выражение по времени С другой стороны, согласно уравнению непрерывности Сложим два этих уравнения: Получилось уравнение, аналогичное уравнению непрерывности для постоянного тока.

Выражение в скобках называют плотностью полного тока: - плотность тока проводимости - плотность тока смещения (по Максвеллу) Линии полного тока являются замкнутыми. Если использовать полный ток: то зависимость циркуляции вектора Н от выбора поверхности пропадает. Обобщим теорему о циркуляции: Циркуляция вектора напряженности магнитного поля по произвольному замкнутому контуру равна полному току, охватываемому этим контуром.

Замечания относительно тока смещения: 1) Ток смещения эквивалентен току проводимости, только в отношении способности создавать магнитное поле. 2) Токи смещения существуют только там, где есть изменяющееся во времени электрическое поле. 3) В диэлектриках ток смещения состоит из двух различных слагаемых Доказательство Нам известно, что Ток смещения равен Первое слагаемое - ток смещения, создаваемый изменяющимся электрическим полем, второе слагаемое ток поляризации, обусловленный движением связанных зарядов.

Система уравнений Максвелла (в интегральной форме) 1) 2) 3) 4) Источниками вихревого электрического поля являются изменяющиеся во времени магнитные поля. Магнитные поля могут создаваться либо электрическими токами, либо переменными электрическими полями Источниками вектора электрической индукции являются сторонние заряды Не существует магнитных зарядов Для нахождения полей по заданным распределениям токов и зарядов, уравнения Максвелла надо дополнить соотношениями, которые характеризуют свойства среды: - материальные уравнения

Система уравнений Максвелла для постоянных полей 1) 2) 3) 4)

Электромагнитные волны. Из уравнений Максвелла можно получить волновые уравнения для векторов напряженности электрического и магнитного полей: где c - скорость света в вакууме - абсолютный показатель преломления среды Простейшими решениями этих уравнений являются функции, описывающие плоские гармонические бегущие волны:

В электромагнитной волне векторы E, H и взаимно перпендикулярны и образуют правовинтовую систему В электромагнитной волне векторы E и H совершают колебания в одинаковых фазах, причем мгновенные значения E и H в любой точке связаны соотношением

Энергия электромагнитной волны Объемная плотность w энергии электромагнитной волны складывается из объемных плотностей энергий wэл и wмаг электрического и магнитного полей: Учитывая выражение получим Умножив плотность энергии w на скорость распространения волны в среде, получим модуль плотности потока энергии:

Taк как векторы E и H взаимно перпендикулярны и образуют с направлением распространения волны правовинтовую систему, то направление вектора [EH] совпадает с направлением переноса энергии. Вектор плотности потока электромагнитной энергии называется вектором Умова — Пойнтинга: Вектор S направлен в сторону распространения электромагнитной волны, а его модуль равен энергии, переносимой электромагнитной волной за единицу времени через единичную площадку, перпендикулярную направлению распространения волны.