Классическая электродинамика

Материал из свободной русской энциклопедии «Традиция»
Перейти к: навигация, поиск
Icons-mini-icon 2main.png Основная статья: Электродинамика
Классическая электродинамика
Solenoid.svg
Магнитное поле соленоида
Электричество · Магнетизм

Электродина́мика — раздел физики, изучающий электромагнитное поле в наиболее общем случае (то есть, рассматриваются переменные поля, зависящие от времени) и его взаимодействие с телами, имеющими электрический заряд (электромагнитное взаимодействие). Предмет электродинамики включает связь электрических и магнитных явлений, электромагнитное излучение (в разных условиях, как свободное, так и в разнообразных случаях взаимодействии с веществом), электрический ток (переменный) и его взаимодействие с электромагнитным полем (электрический ток может быть рассмотрен как совокупность движущихся заряженных частиц). Любое электрическое и магнитное взаимодействие между заряженными телами рассматривается в современной физике как взаимодействие с участием электромагнитного поля и также является предметом электродинамики.[1]

Под термином электродинамика по умолчанию понимается классическая злектродинамика (не затрагивающая квантовых эффектов) и квантовая электродинамика (для обозначения современной квантовой теории электромагнитного поля и его взаимодействия с заряженными частицами).

Основным содержанием классической электродинамики является описание свойств электромагнитного поля и его взаимодействия с заряженными телами (заряженные тела "порождают" электромагнитное поле, являются его "источниками", а электромагнитное поле в свою очередь действует на заряженные тела, создавая электромагнитные силы). Это описание, кроме определения основных объектов и величин, таких как электрический заряд, электрическое поле, магнитное поле, электромагнитный потенциал, сводится к уравнениям Максвелла в той или иной форме и формуле силы Лоренца, а также затрагивает некоторые смежные вопросы (относящиеся к математической физике, приложениям, вспомогательным величинам и вспомогательным формулам, важным для приложений, как например вектор плотности тока или эмпирический закона Ома). Также это описание включает вопросы сохранения и переноса энергии, импульса, момента импульса электромагнитным полем, включая формулы для плотности энергии, вектора Пойнтинга и т.п.

Иногда под электродинамическими эффектами (в противоположность электростатике) понимают те существенные отличия общего случая поведения электромагнитного поля (например, динамическую взаимосвязь между меняющимися электрическим и магнитным полем) от статического случая, которые делают частный статический случай гораздо более простым для описания, понимания и расчетов.

Свойства статического (не меняющегося со временем или меняющегося медленно, чтобы «электродинамическими эффектами» в описанном выше смысле можно было пренебречь) электрического поля и его взаимодействия с электрически заряженными телами (электрическими зарядами) описывает отдельный раздел физики — электростатика, являющийся частным разделом электродинамики, но имеющий самостоятельное значение из-за сильного упрощения всех расчётов в этом случае.

Еще частным случаем электродинамики является магнитостатика, исследующая постоянные токи и постоянные магнитные поля (поля не меняются во времени или меняются настолько медленно, что быстротой этих изменений в расчете можно пренебречь).

Электродинамика лежит в основе физической оптики, физики распространения радиоволн, а также пронизывает практически всю физику, так как почти во всех разделах физики приходится иметь дело с электрическими полями и зарядами, а часто и с их нетривиальными быстрыми изменениями и движениями. Кроме того, электродинамика является образцовой физической теорией (и в классическом и в квантовом своем варианте), сочетающей большую точность расчетов и предсказаний с влиянием теоретических идей, родившихся в ее области, на другие области теоретической физики.

Электродинамика имеет огромное значение в технике и лежит в основе: радиотехники, электротехники, различных отраслей связи и радио.

История[править]

В 1832 году английский физик Майкл Фарадей теоретически предсказал существование электромагнитного излучения.

В 1864 году Дж. К. Максвелл впервые опубликовал полную основных уравнений «классической электродинамики», описывающие эволюцию электромагнитного поля и его взаимодействие с зарядами и токами.

В 1910 году [2] году Лоренц завершил построение классической электродинамики, описав взаимодействие электромагнитного поля с (движущимися) точечными заряженными частицами.

В середине XX века была создана квантовая электродинамика - одна из наиболее точных физических теорий.

См. также[править]

Ссылки[править]