Электромагнитное поле - Электромагнитные колебания и волны - ЭЛЕКТРОДИНАМИКА

Электромагнитное поле — это та часть пространства, которая содержит в себе или окружает тела, находящиеся в электрическом или магнитном состоянии.

Таково определение электромагнитного поля, впервые данное Дж. К. Максвеллом.

В настоящее время электромагнитное поле определяется как особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие электрически заряженных тел.

Термин «электромагнитное поле» ввел М. Фарадей, причем для него это был реальный физический объект, распределенный в пространстве. Описание электромагнитных явлений с помощью представления об электромагнитном поле было альтернативой теории дальнодействия. Впоследствии Дж. Максвелл облек идеи М. Фарадея в математическую форму. Он определил электромагнитное поле как совокупность взаимосвязанных векторных полей и установил законы, которым они подчиняются. В своей теории Максвелл показал, что:

1) электрическое поле может быть создано неподвижными зарядами;

2) электрическое поле может быть создано переменным магнитным полем, и в этом случае его силовые линии являются замкнутыми; они охватывают изменяющийся магнитный поток (переменное электрическое поле называется вихревым);

3) магнитное поле не имеет источников (нет магнитных зарядов), его силовые линии всегда замкнуты;

4) переменное электрическое поле (переменный поток электрических силовых линий) создает переменное магнитное поле. Линии магнитной индукции этого поля охватывают линии напряженности электрического поля (рис. 3.77) аналогично случаю создания переменным магнитным полем вихревого электрического поля.

Однако теперь при возрастании напряженности электрического поля () направление вектора индукции образует правый винт с направлением вектора . При убывании напряженности магнитного поля вектор магнитной индукции образует с направлением вектора левый винт.

Источником переменного магнитного поля служат ускоренно движущиеся заряды. Оно, в свою очередь, создает переменное электрическое поле, которое вызывает переменное магнитное поле. Эти порождающие друг друга переменные магнитные и электрические поля и представляют собой электромагнитное поле.

Таким образом, источником электромагнитного поля являются ускоренно движущиеся заряды.

Переменные электрическое и магнитное поля существуют в пространстве независимо от наличия в них проводников. Проводник, замкнутый на гальванометр, в опытах Фарадея по электромагнитной индукции явился лишь индикатором, с помощью которого было обнаружено переменное электрическое поле, индуцированное переменным магнитным полем.

Согласно законам Максвелла, переменное электрическое поле не может существовать без переменного магнитного, а переменное магнитное — без переменного электрического.

Электрическое поле может существовать без магнитного или магнитное без электрического лишь по отношению к определенной системе отсчета. Так, покоящийся в данной системе отсчета заряд создает только электрическое поле. Однако относительно любой другой движущейся (относительно данной) системы отсчета он создает магнитное поле. То же самое можно сказать относительно неподвижного магнитного поля (например, постоянного магнита). Относительно движущегося к нему наблюдателя магнитное поле будет переменным и, следовательно, будет порождать вихревое электрическое поле.

Таким образом, электромагнитное поле — это единое целое: в зависимости от системы отсчета проявляются те или иные свойства поля.

Теорию Максвелла по своей значимости можно сравнить с законами Ньютона.

Предсказания теории Максвелла в полной мере были подтверждены экспериментально и явились основой для всей современной электротехники и радиотехники.