Лекция 24

Уравнения Максвелла

План:

1.Основные понятия

Основные законы электродинамики (уравнения Максвелла) были сформулированы в 1873 году. По своей значимости они аналогичны законам Ньютона в механике. Современная формулировка дана Герцем и Хевисайдом. Эти уравнения связывают характеристики электромагнитного поля и его источники.

В данные уравнения входят  - напряженность электрического поля,  индукция магнитного поля. Эти величины являются основными, т.к. определяют силу, действующую на заряженную частицу (Fл) – силу Лоренца.

Входят две вспомогательные величины  - индукция электрического поля и  - напряженность магнитного поля. Также входят  - плотность тока и ρ - плотность заряда.

Уравнения Максвелла позволяют по известному полю найти токи и заряды (достаточно просто), а также по известным токам и зарядам найти поле (сложно). Уравнения будем писать в СИ в порядке указанном в физической энциклопедии.

2.Интегральная форма

I уравнение представляет собой обобщение закона полного тока.

Закон: Циркуляция напряженности магнитного поля по произвольному замкнутому контуру определяется током проводимости и быстротой изменения потока электрической индукции через произвольную поверхность, охваченную данным контуром.

II уравнение обобщает закон электромагнитной индукции.

Закон: Циркуляция напряженности электрического поля по произвольному замкнутому контуру определяется быстротой изменения потока магнитной индукции через площадку, охваченную данным контуром, взятой с обратным знаком

III уравнение: теорема Гаусса для электрической индукции.

Закон: Поток электрической индукции через произвольную замкнутую поверхность определяется зарядом внутри этой поверхности.

IV уравнение: закон Гаусса для индукции магнитного поля.

Закон: Поток индукции магнитного поля через произвольную замкнутую поверхность равен нулю.

3.Дифференциальная форма

Используя формулы Остроградского-Гаусса и Стокса можно получить

4.Материальные уравнения

В систему уравнений Максвелла входят 16 скалярных функций координат и времени. Самих уравнений – 8.

Чтобы замкнуть эту систему, используют материальные уравнения.

Величины e, μ, σ получаются из других разделов физики или определяются экспериментально.