LISTRIK

DAN ELEKTROMAGNETISME

Mata kuliah fisika

untuk mahasiswa teknik

spesialisasi

ELEKTROSTATIKA

Kuliah 1. Medan listrik dalam ruang hampa

Garis besar kuliah

1.1. Pokok bahasan elektrodinamika klasik.

1.2. Elektrostatika. hukum Coulomb. Ketegangan.

1.3. Teorema Gauss untuk medan elektrostatik dan penerapannya pada perhitungan medan elektrostatik.

Pokok bahasan elektrodinamika klasik

Bahkan di zaman kuno, eksperimen elektrifikasi melalui gesekan (istilah itu sendiri muncul kemudian) dan kekhasan interaksi gaya benda setelah elektrifikasi (tarikan dan tolakan) telah diketahui. Ditemukan bahwa hanya ada dua jenis muatan listrik, yang secara konvensional disebut positif dan negatif, dan muatan yang bertanda sama akan tolak-menolak, dan muatan yang bertanda berlawanan akan tarik menarik. Untuk informasi (kebanyakan kualitatif) ini, sejak akhir abad kedelapan belas, hubungan kuantitatif yang teridentifikasi dan pola-pola yang menentukan fenomena kelistrikan mulai ditambahkan.

Ditemukan muatan listrik terpisah, artinya, muatan suatu benda adalah kelipatan bilangan bulat muatan listrik dasar « e» ( e= 1,6·10 19 C). Partikel dasar: elektron Dan proton adalah pembawa muatan dasar negatif dan positif. Generalisasi data eksperimen memungkinkan untuk dirumuskan hukum kekekalan muatan: jumlah aljabar muatan suatu sistem tertutup (tidak menukar muatan dengan benda luar) tetap tidak berubah. Ternyata bermuatan listrik invarian untuk mengoordinasikan transformasi, mis. tidak bergantung pada sistem referensi. Satuan SI untuk muatan listrik adalah 1 Coulomb (satuan turunan yang ditentukan dalam arus) adalah muatan yang melewati penampang suatu penghantar dalam satu detik dengan arus 1A.

1.2. Elektrostatika. hukum Coulomb.
Ketegangan

Pada tahun 1785, ilmuwan Perancis C. Coulomb menetapkan hukum interaksi antara muatan titik stasioner (dimensinya kecil dibandingkan jarak ke muatan lain): gaya interaksi F antara dua muatan titik Q 1, dan Q 2 sebanding dengan besar muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua muatan tersebut.

, (1.1)

Di Sini – konstanta listrik; – konstanta dielektrik medium– besaran tak berdimensi yang menunjukkan berapa kali gaya interaksi antar muatan dalam ruang hampa dilemahkan oleh media tertentu (misalnya: konstanta dielektrik parafin adalah 2; mika - 6; etil alkohol - 25; air suling - 81; udara - 1,0003 ≈ 1,0 ). Gaya Coulomb diarahkan sepanjang garis lurus yang menghubungkan muatan-muatan, yaitu pusat dan berhubungan dengan tarik-menarik jika muatannya berbeda dan tolak-menolak jika muatannya sejenis.

Dalam bentuk vektor, hukum Coulomb berbentuk:

(1.1a)

Jika muatan lain dimasukkan ke dalam ruang di sekitar muatan listrik tersebut, maka gaya Coulomb akan bekerja padanya, yaitu di ruang sekitar muatan tersebut terdapat medan gaya. Dalam hal ini yang kita bicarakan medan listrik, melalui mana muatan listrik berinteraksi.

Mari kita perhatikan medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan diam dan disebut elektrostatis. Jika suatu saat nanti A bidang yang dibuat oleh muatan Q, pasang muatan secara bergantian Q 1 ; Q 2 ;… Q n dan tentukan nilai gaya Coulomb: , maka menurut (1.1) dan, ini dikonfirmasi oleh eksperimen, rasio . Besaran ini diterima sebagai karakteristik gaya medan elektrostatis dan disebut ketegangan

Dari (1.2) berikut ini kapan Q= 1, yaitu kuat medan elektrostatis pada suatu titik tertentu ditentukan oleh gaya yang bekerja pada satuan muatan positif yang ditempatkan pada titik medan tersebut. Sesuai dengan (1.1) dan (1.2), kuat medan suatu muatan titik dapat dicari dengan menggunakan rumus

(1.3)

Arah vektor bertepatan dengan arah gaya yang bekerja pada muatan positif. Dimensi ketegangan dalam SI adalah.

Dalam bentuk vektor:

Secara grafis, medan elektrostatis direpresentasikan menggunakan garis ketegangan– garis yang garis singgungnya pada setiap titik berimpit dengan arah vektor pada titik tersebut. Karena pada titik tertentu dalam ruang vektor hanya mempunyai satu arah, garis-garis tegangan tidak pernah berpotongan. Sehingga dengan bantuan garis tegangan dimungkinkan untuk mengkarakterisasi tidak hanya arah, tetapi juga besarnya kuat medan elektrostatis, garis tersebut digambar dengan kerapatan tertentu: jumlah garis tegangan dN menembus suatu satuan luas permukaan dS, tegak lurus terhadap garis tegangan, harus sama dengan nilai numerik vektor. Jika kita menetapkan dimensi pada kuantitas

E, Itu (1.4)

Sebagai contoh pada ( Gambar.1.1) menyajikan representasi grafis (menggunakan garis) medan elektrostatis: muatan titik positif (" A"); muatan titik negatif (" B"); biaya dua poin (" V") dan bidang dua bidang sejajar yang bermuatan seragam dan muatan berlawanan (" G").

Gambar.1.1

Medan elektrostatis juga dicirikan oleh besaran skalar yang disebut aliran vektor tegangan melalui permukaan yang bersangkutan F.E. Aliran vektor dasar melalui platform dS diperkenalkan sebagai produk skalar menggunakan rumus

(cm.. Gambar.1.2), Di Sini dS adalah luas situs dasar, adalah satuan vektor normal ke situs tersebut; – sudut antara vektor dan ; – proyeksi vektor E ke arah; – vektor bersyarat, yang modulusnya sama dengan luas dS, dan arahnya bertepatan dengan " ".

Mengalir F.E melalui permukaan ujung S didefinisikan sebagai

(1.6)

Dari ekspresi (1.5, 1.6) maka tandanya F.E bergantung pada tanda cos, yang selanjutnya bergantung pada posisi relatif vektor dan.

Arahnya ditentukan oleh lokasi muatan listrik, dan arah permukaan tertutup S– arah garis normal meninggalkan daerah yang ditutupi oleh permukaan tertutup S. Jadi, aliran vektor kuat medan elektrostatis melalui permukaan yang ditinjau S sebanding dengan jumlah garis vektor yang menembus permukaan tersebut.

Mari kita perhatikan medan elektrostatik yang diciptakan oleh sistem muatan titik stasioner Q 1 ; Q 2 ;… Q n , pada titik tertentu terdapat muatan Q. Percobaan menunjukkan bahwa untuk gaya Coulomb prinsip independensi aksi gaya-gaya yang berlaku dalam mekanika adalah gaya resultan yang bekerja dari medan pada muatan. Q, sama dengan jumlah vektor gaya yang diterapkan oleh masing-masing muatan Q Saya:

Menurut (1.2) , dimana kekuatan medan yang dihasilkan; – kekuatan medan muatan Qi. Mengganti ekspresi ini ke (1.7) kita memperoleh relasinya

mengekspresikan prinsip superposisi(hamparan) bidang elektrostatis: kuat medan suatu sistem muatan titik stasioner pada suatu titik tertentu sama dengan jumlah vektor kuat medan yang ditimbulkan pada titik tersebut oleh masing-masing muatan secara terpisah. Prinsip superposisi memungkinkan seseorang menghitung medan elektrostatik dari sistem muatan stasioner apa pun, karena jika muatan tersebut bukan muatan titik, maka muatan tersebut selalu dapat direduksi menjadi sekumpulan muatan titik.

Listrik dan magnet N.F. Shemyakov

… Muatan dan arus dibawa oleh medan, karena alasan yang baik disebut elektromagnetik,

Mereka memberikan kehangatan dan cahaya sehingga seseorang dapat hidup dengan nyaman...

4. Pengenalan listrik dan magnet

1. Pokok bahasan elektrodinamika klasik

Cabang ilmu fisika yang mempelajari sifat-sifat medan elektromagnetik dan jenis materi lain yang berinteraksi dengannya disebut elektrodinamika klasik.

Medan elektromagnetik adalah jenis materi yang independen. Karena alasan sejarah, istilah "medan" dalam fisika mempunyai dua arti yang berbeda. Pertama, Bidang adalah jenis materi khusus. Kedua, di antara besaran fisis, fungsi koordinat dianggap yang disebut medan, misalnya medan kecepatan. Ungkapan " medan elektromagnetik" mencirikan jenis materi khususnya. Medan listrik, seperti benda fisik lainnya, dicirikan oleh keadaan dan persamaan geraknya. Pada setiap momen waktu, keadaan medan elektromagnetik digambarkan oleh dua medan: listrik dan magnet. Persamaan gerak medan elektromagnetik terdapat dalam persamaan mikroskopis Maxwell. Persamaan mikroskopis Maxwell bersama dengan persamaan Lorenz untuk partikel bermuatan membentuk sistem dasar persamaan elektrodinamika klasik. Selain persamaan mikroskopis, persamaan makroskopis juga digunakan Maxwell, persamaan makroskopis Lorenz dan persamaan material (misalnya hukum Ohm), yang membentuk sistem persamaan makroskopis.

2. Konsep aksi jangka pendek

Untuk menggambarkan interaksi benda, digunakan konsep medan gaya. Karena interaksi partikel bermuatan ditransmisikan dengan kecepatan terbatas melalui interaksi jarak pendek, mediatornya adalah medan elektromagnetik. Hipotesis tentang sifat interaksi elektromagnetik jarak pendek diajukan oleh Faraday di pertengahan abad ke-19. Nanti Maxwell menulis persamaan elektrodinamikanya yang terkenal, yang berisi interpretasi matematis dari gagasan aksi jarak pendek dan memungkinkan untuk membuat prediksi tentang sifat elektromagnetik cahaya. Hertz secara eksperimental menetapkan pembangkitan dan perambatan gelombang elektromagnetik sesuai dengan persamaan Maxwell, yang akhirnya mengukuhkan gagasan aksi jarak pendek.

4.1. Elektrostatika

1.1. Kuantisasi muatan.

Gaya listrik termasuk dalam salah satu interaksi mendasar - interaksi elektromagnetik, yang bergantung pada besarnya muatan listrik. Keberadaan gaya elektromagnetik telah ditemukan sejak lama. Tindakan mereka diketahui orang Yunani kuno.

Banyak partikel elementer mempunyai muatan listrik, misalnya, elektron, proton, ion atau benda makro bermuatan, dll.

Muatan listrik suatu partikel merupakan salah satu cirinya.

Partikel elementer dapat ada tanpa muatan, misalnya neutron, foton, dll., tetapi muatan tidak akan ada tanpa partikel.

Misalnya, muatan elektron dan proton sama nilai absolutnya dengan muatan dasar:

е=1,6 10  19 Kl.

Muatan listrik terkuantisasi, mis. dapat mengambil muatan yang merupakan kelipatan muatan dasar. Setiap muatan makroskopik dapat direpresentasikan sebagai ekspresi:

atau Q = nе,

di mana n adalah jumlah partikel bermuatan.

2. Ada positif dan negatif muatan listrik. Misalnya elektron adalah partikel bermuatan negatif, proton adalah partikel bermuatan positif.

3. Muatan listrik - invarian, yaitu . besarnya tidak bergantung pada kerangka acuan, yaitu tidak bergantung pada apakah ia bergerak atau diam.

4. Hukum kekekalan muatan telah ditemukan Faraday

Dalam sistem yang terisolasi secara listrik, jumlah aljabar muatan adalah besaran yang konstan, yaitu.

. (1.1)

Sifat dasar muatan sangat penting dalam fisika modern dan ilmu pengetahuan alam secara umum.

Komentar:

Partikel dasar telah ditemukan - quark, yang memiliki muatan pecahan, kelipatan ,. Quark tidak ada dalam keadaan bebas .

Dari sejarah elektrodinamika

Mata kuliah fisika umum (perkuliahan)

Bagian II Elektrodinamika

Moskow, 2003

Kuliah 1 “Dasar-dasar Elektrostatika”

Garis besar kuliah

1.Pendahuluan. Pokok bahasan elektrodinamika klasik.

A. Dari sejarah elektrodinamika.

B. Elektrodinamika dan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi.

2. Muatan listrik.

A. Sifat-sifat muatan listrik.

B. hukum Coulomb.

3. Medan listrik.

A. Ide ada di dekat kita, dan tindakan ada di kejauhan.

B. Kekuatan medan listrik. Bidang biaya poin. Representasi grafis dari medan listrik.

4. Prinsip superposisi medan listrik.

A. Bidang dipol.

B. Bidang benang bermuatan tak terbatas.

Perkenalan. Pokok bahasan elektrodinamika klasik

Dari sejarah elektrodinamika

Berbagai fenomena kelistrikan dan magnet yang diamati masyarakat sejak dahulu kala selalu menggugah rasa ingin tahu dan minat mereka. Namun, “mengamati” tidak berarti “mengeksplorasi”.

Langkah ilmiah pertama dalam studi listrik dan magnet baru dilakukan pada akhir abad ke-16 oleh dokter Ratu Elizabeth dari Inggris, William Gilbert (1540 - 1603). Dalam monografinya “Tentang Magnet, Benda Magnetik, dan Magnet Besar - Bumi,” Gilbert pertama kali memperkenalkan konsep “medan magnet Bumi”... Bereksperimen dengan berbagai bahan, ia menemukan bahwa tidak hanya ambar yang digosokkan pada sutra memiliki efek yang sama. sifat menarik benda-benda ringan, tetapi banyak benda lainnya: berlian, kristal, resin, belerang, dll. Dia menyebut zat-zat ini “listrik”, artinya “seperti ambar”. Dari sinilah istilah “listrik” muncul.

Peneliti Perancis Charles Dufay (1698 – 1739) mencoba menciptakan teori pertama tentang fenomena kelistrikan. Ia menetapkan bahwa ada dua jenis listrik: “Satu jenis,” tulisnya, “Saya menyebutnya listrik “kaca”, dan yang lainnya listrik “resin”. Keunikan kedua jenis listrik ini adalah menolak yang serupa dan menarik yang berlawanan…” (1733).

Teori kelistrikan dikembangkan lebih lanjut dalam karya ilmuwan Amerika Benjamin Franklin (1706 – 1790). Dia memperkenalkan konsep listrik “positif” dan “negatif”, menetapkan hukum kekekalan muatan listrik, menyelidiki “listrik atmosfer”, dan mengusulkan gagasan penangkal petir. Sejumlah instalasi eksperimental yang ia ciptakan telah menjadi klasik dan telah menghiasi laboratorium fisika lembaga pendidikan selama lebih dari 200 tahun (misalnya, “Franklin Wheel”).

Pada tahun 1785, peneliti Perancis Charles Coulomb (1736 – 1806) secara eksperimental menetapkan hukum interaksi antara muatan listrik stasioner dan kutub magnet kemudian. Hukum Coulomb adalah dasar dari elektrostatika. Dia akhirnya memungkinkan untuk menetapkan satuan pengukuran muatan listrik dan massa magnet. Penemuan hukum ini mendorong berkembangnya teori matematika tentang fenomena listrik dan magnet.

Namun, sejak lama (sejak zaman Gilbert) diyakini bahwa listrik dan magnet tidak memiliki kesamaan. Baru pada tahun 1820, Hans Oersted dari Denmark (1777 - 1851) menemukan pengaruh arus listrik pada jarum magnet, yang dijelaskannya dengan fakta bahwa “pusaran magnet terbentuk di sekitar kawat pembawa arus”. Dengan kata lain, Oersted menetapkan bahwa arus listrik merupakan sumber medan magnet. Posisi ini menjadi yang pertama dari dua hukum dasar elektrodinamika. Yang kedua ditetapkan secara eksperimental oleh fisikawan Inggris Michael Faraday (1791 – 1867). Pada tahun 1831, ia pertama kali mengamati fenomena “induksi magnetoelektrik”, ketika arus listrik induksi muncul dalam rangkaian penghantar ketika fluks magnet yang melewati rangkaian ini berubah.

Pada akhir abad ke-19, hasil studi fenomena elektromagnetik yang tersebar dirangkum oleh fisikawan muda Skotlandia James Clarke Maxwell (1831 - 1879). Dia menciptakan teori klasik elektrodinamika, di mana, khususnya, dia meramalkan keberadaan gelombang elektromagnetik, mengemukakan gagasan tentang sifat elektromagnetik cahaya, menghitung kepadatan energi volumetrik gelombang elektromagnetik, dan menghitung kepadatan energi volumetrik gelombang elektromagnetik. tekanan yang harus dihasilkan gelombang elektromagnetik ketika jatuh pada permukaan penyerap.

• Elektrodinamika mempelajari proses elektromagnetik dalam ruang hampa dan materi - dalam dielektrik, magnet, konduktor, semikonduktor, superkonduktor, elektrolit, dan plasma.

• Elektrodinamika klasik mempelajari medan elektromagnetik klasik yang kontinu dan tidak terkuantisasi serta proses elektromagnetik dalam bidang yang terkait dengan muatan dan arus, serta relativisme proses ini.

• Hukum dasar elektrodinamika klasik adalah persamaan Maxwell dan persamaan konstitutif.

1.1 Muatan listrik. Torsi listrik

1.1.1 Muatan listrik

• Muatan listrik adalah sifat dasar materi. Muatan tidak ada secara terpisah dari materi. Pembawa muatan adalah partikel elementer dan benda material.

1.1.2 Muatan dasar

• Muatan dasar adalah muatan positif atau negatif terkecil yang besarnya sama dengan muatan elektron

1.1.3 Muatan makroskopis

• Pembawa muatan makroskopis adalah benda material. Suatu muatan terdiri dari sejumlah muatan dasar yang bilangan bulat

Bilangan bulat

1.1.4 Hukum kekekalan muatan

• Ketika muatan didistribusikan kembali antar objek dalam sistem tertutup, jumlah total muatan dipertahankan

1.1.5 Muatan didistribusikan ke seluruh volume tubuh

kepadatan muatan volumetrik,

muatan elemen volume,

muatan volumetrik seluruh tubuh.

1.1.6 Muatan didistribusikan ke seluruh permukaan tubuh

• kepadatan muatan permukaan,

muatan elemen permukaan,

muatan permukaan seluruh tubuh.

1.1.7 Muatan didistribusikan pada benda linier

• kerapatan muatan linier,

muatan elemen panjang,

muatan linier seluruh tubuh.

1.1.8 Sistem kutub muatan terikat

• Dalam sistem polar, muatan-muatan yang berlawanan tanda dipisahkan, dan sistem itu sendiri netral secara listrik. Varian sistem tersebut: dipol, kuadrupol, oktupol, ..., multipol. Pembawa muatan polar dapat berupa partikel materi, atom, molekul, unsur kisi kristal, serta benda makroskopis. Ciri utama sistem kutub adalah torsi listriknya. Ini adalah besaran vektor yang melaluinya interaksi sistem polar dengan medan listrik dinyatakan.

1.1.9 Momen dipol listrik

• Sistem dua kutub dipol. Ini adalah dua muatan yang sama besar dan berlawanan, dipisahkan satu sama lain oleh jarak. Momen dipol listrik merupakan suatu vektor

diarahkan sepanjang sumbu dipol dari kutub negatif ke kutub positif.

1.2 Muatan magnet. Momen magnetis

1.2.1 Monopole magnetik

• Ini adalah partikel yang merupakan pembawa muatan magnet elementer positif atau negatif. Keberadaan partikel tersebut secara teoritis dibuktikan oleh Dirac pada tahun 1931, namun belum ditemukan secara eksperimental.

1.2.2 Momen magnetik partikel materi

Elektron, atom, molekul, dan partikel materi lainnya memiliki momen magnet. Ini adalah karakteristik magnetik utama partikel, yang menentukan interaksinya dengan medan magnet. Berbeda dengan muatan magnet, momen magnet dikonfirmasi secara andal melalui eksperimen dan dianggap sebagai informasi utama tentang sifat magnetis partikel.

1.2.3 Model momen magnet Coulomb

• Momen magnet nyata suatu partikel dapat diasosiasikan secara formal sebagai model dengan momen dipol magnet imajiner

di mana adalah muatan magnet kutub, dan merupakan jarak vektor antar kutub. Meskipun tidak ada muatan magnet, model momen magnet ini, yang diperkenalkan ke dalam fisika di masa lalu, ternyata sesuai secara formal dan dalam banyak kasus digunakan sekarang, karena hanya memiliki makna virtual dalam perhitungan perantara.

Model momen magnet 1.2.4 Ampere

• Momen magnet nyata suatu partikel juga dapat diasosiasikan secara formal sebagai model dengan momen magnet kumparan datar imajiner berarus.

dimana arus pada belokan, vektor luas belokan, satuan normal permukaan, berhubungan dengan arah arus menurut aturan sekrup kanan. Dalam model ini, diasumsikan bahwa kumparan arus menyelubungi suatu partikel dan arus yang disebut arus molekuler mengalir di sekelilingnya. Arus ini harus dianggap formal, yang berarti bahwa model momen magnet Ampere sama virtualnya dengan model Coulomb, meskipun model ini lebih unggul dari model Coulomb dalam banyak perhitungan teoretis.

1.2.5 Perbandingan model momen magnet

• Dipol magnet mirip dengan dipol listrik dan momennya ditentukan oleh persamaan yang serupa. Kumparan berarus tidak mirip dengan dipol magnet, namun keduanya sangat mirip dan setara satu sama lain dalam hal momen magnet dan interaksinya dengan medan magnet (Gbr. 1.2.5). Pilihan model momen magnet Coulomb atau Ampere ditentukan oleh model mana yang mengarah pada pemahaman dan perhitungan yang lebih dalam tentang keadaan magnet suatu materi.

Gambar 1.2.5

Listrik dan Magni T momen partikel materi

1.3 Polarisasi listrik dan magnet suatu materi

1.3.1 Pengaruh orientasi medan listrik pada partikel materi

• Jika suatu partikel suatu zat mempunyai momen listrik, maka kuat medan listrik yang memutar partikel tersebut, dan torsi

Di bawah aksi, torsi listrik berorientasi pada arah medan (Gbr. 1.3.1).

Beras. 1.3.1

Kegiatan orientasi T viie bidang dan partikel yang memiliki momem listrik N volume atau magnet m tentang polisi

1.3.2 Pengaruh orientasi medan magnet pada partikel materi

• Jika suatu partikel suatu zat mempunyai momen magnet, maka medan magnet dengan induksi memutar partikel tersebut, sedangkan torsi

Di bawah pengaruhnya, momen magnet diorientasikan ke arah medan magnet, dan bidang kumparan dengan arus diatur tegak lurus terhadap medan (Gbr. 1.3.1).

1.3.3 Polarisasi listrik suatu materi (dielektrik)

• Medan listrik eksternal menghasilkan efek orientasi massa pada momen listrik semua partikel dan membawa zat ke dalam keadaan polarisasi listrik. Derajat polarisasi suatu zat ditandai dengan vektor polarisasi.

Besaran ini bersifat lokal, karena momen listrik total tidak berlaku untuk keseluruhan zat, tetapi untuk bagian dasar volumenya. Dengan polarisasi seragam, vektor mempunyai nilai yang sama di semua titik zat dan sama dengan momen listrik per satuan volume dielektrik.

1.3.4 Polarisasi magnetik suatu materi (magnet)

• Medan magnet luar menghasilkan efek orientasi massa pada momen magnet semua partikel dan membawa zat ke dalam keadaan polarisasi magnet atau magnetisasi. Derajat polarisasi magnet suatu zat dicirikan oleh vektor magnetisasi

Besaran ini bersifat lokal, karena momen magnet total tidak berlaku untuk keseluruhan zat, tetapi untuk bagian dasar volumenya. Dengan magnetisasi seragam, vektor mempunyai nilai yang sama di semua titik zat dan sama dengan momen magnet per satuan volume magnet.

1.4 Fenomena batas akibat polarisasi materi

1.4.1 Apakah muatan volume makroskopis mungkin terjadi di dalam zat terpolarisasi?

• Sebuah dipol listrik bersifat netral secara listrik dan mempunyai muatan bersih nol. Demikian pula, dipol magnet imajiner memiliki muatan magnet keseluruhan nol. Kumpulan dipol makroskopis apa pun orientasinya juga akan bermuatan nol. Oleh karena itu, polarisasi zat yang homogen dan tidak homogen tidak mengarah pada pembentukan muatan volume makroskopis internal baik dalam dielektrik maupun magnet.

1.4.2 Apakah arus molekul makroskopis mungkin terjadi di dalam magnet terpolarisasi?

Menurut model Ampere, magnet dianggap sebagai sekumpulan putaran arus molekul makroskopik, yang momen magnetnya, ketika terpolarisasi, berorientasi pada arah medan magnet luar, dan bidang putarannya tegak lurus terhadap medan. . Dalam hal ini, arus molekul pada belitan kontak diarahkan berlawanan arah ke seluruh volume magnet. Oleh karena itu, tidak mungkin menghasilkan arus molekul yang bukan nol di dalam magnet.

1.4.3 Lokalisasi muatan terikat dan arus molekul terikat pada permukaan suatu benda

• Muatan terikat, baik listrik maupun magnet, serta arus molekul terkonsentrasi hanya pada batas zat. Untuk menyederhanakan, akan lebih mudah untuk memilih benda dengan bentuk permukaan batas tertutup yang paling sederhana

dimana adalah bagian permukaan yang tegak lurus terhadap arah polarisasi, dan sejajar dengan arah tersebut. Untuk beberapa perkiraan, ini berhubungan dengan benda berbentuk piringan atau silinder, terpolarisasi sepanjang porosnya. Lalu adalah permukaan ujung silinder atau piringan, dan merupakan permukaan lateralnya. Jelas bahwa muatan terikat, baik listrik maupun magnet, hanya dapat terkonsentrasi di permukaan, tetapi tidak akan ada di permukaan. Sebaliknya, arus molekul hanya dapat terkonsentrasi di permukaan dan tidak akan berada di permukaan (Gbr. 1.4.3).

Beras. 1.4.3

a) terpolarisasi d dan tukang listrik (sr e diasah hanya di p.o.)

b) ma terpolarisasi g netic (fokus pada hanya ditulis di permukaan)

1.4.4 Memodelkan benda terpolarisasi dengan rongga kosong.

• Karena muatan terikat pembentuk medan dan arus molekul terkonsentrasi hanya pada batas benda, dan tidak ada satu pun di dalam benda, maka ketika menghitung medan, ruang internal benda di dalam batasnya dapat dianggap sebagai rongga kosong yang bebas. dari muatan dan arus. Pengecualian hanya berlaku untuk kasus ketika suatu benda heterogen dalam struktur dan sifat-sifatnya, yang karenanya

• sumber pembentuk medan dapat muncul di dalam tubuh.

1.5 Persamaan medan pada dielektrik

1.5.1 Hubungan antara vektor polarisasi dan kerapatan permukaan muatan terikat

• Di ujung dielektrik terpolarisasi homogen berbentuk silinder, terbentuk muatan terikat, mengubahnya menjadi dipol makroskopik dengan momen listriknya sendiri, yang modulusnya adalah

di mana jarak antar muatan, dan kerapatan permukaan muatan terikat. Jelas sekali sikapnya

menyatakan polarisasi satuan volume dielektrik, dan ini, menurut definisi, bertepatan dengan nilai absolut vektor polarisasi. Dari ungkapan di atas berikut ini

Hubungan ini tetap berlaku jika silinder diubah menjadi piringan. Kemudian permukaan ujung dengan muatan terkait dapat dianggap sebagai kapasitor datar.

Beras. 1.5.2

Medan polarisasi muatan bebas dan medan depolarisasi muatan terikat dalam diel terpolarisasi ke trika

1.5.2 Persamaan medan pada dielektrik

Jika dielektrik tak terpolarisasi berbentuk piringan dimasukkan ke dalam kapasitor datar bermuatan yang mempunyai muatan bebas dan pada pelatnya, maka akan mengalami polarisasi dengan terbentuknya muatan terikat dan pada permukaannya. Sebuah kapasitor di dalam kapasitor atau kapasitor ganda terbentuk (Gbr. 1.5.2). Dalam hal ini, kapasitor dengan muatan bebas menciptakan medan polarisasi eksternal di dielektrik, dan kapasitor dengan muatan terikat masing-masing menciptakan medan depolarisasi yang berlawanan.

Karena arah bidang yang berlawanan, bidang yang dihasilkan dapat diwakili oleh perbedaannya

Mengingat hal itu, dan menganggap pekerjaan itu sebagai pekerjaan tanpa paksaan, berbeda dengan Persamaan karakteristik bidang eksternal, yaitu menerima itu

temukan persamaan medan dalam bentuk skalar

Di mana,

Sejak D, E dan P ini adalah modul vektor yang sejajar satu sama lain, maka persamaan medan dalam dielektrik akhirnya dapat direpresentasikan dalam bentuk vektor

Di mana , dan masing-masing adalah vektor induksi listrik (perpindahan listrik), kuat medan listrik yang dihasilkan, dan vektor polarisasi dielektrik.

1.5.3 Perhatikan persamaan medan di d dan listrik

Perlu ditekankan secara khusus bahwa dengan memilih dielektrik dalam bentuk piringan tipis datar yang ditempatkan di medan seragam luar kapasitor datar, situasi fisik seperti itu dipastikan ketika medan yang dihasilkan ternyata segaris dengan medan luar:

, .

Dalam kondisi seperti itu, vektor perpindahan listrik ditentukan oleh ekspresi

dan dapat dianggap sebagai karakteristik non-gaya dari medan eksternal. Namun ada kemungkinan bidang yang dihasilkan tidak kolegial dengan bidang pihak ketiga

, .

Dalam hal ini, vektor perpindahan listrik tidak lagi menjadi ciri medan luar, karena

, .

Jadi, kita bisa menggeneralisasi

Pada

Pada

Jelasnya dalam kasus di mana vektor dapat dianggap sebagai simbol penjumlahan. Dalam jumlah ini, karena

Akibatnya, dalam kasus umum, kapan, ketiga vektor dan mempunyai arah yang sama, seperti dalam kasus khusus, kapan.

1.5.4 Konstanta dielektrik dan kerentanan dielektrik dielektrik

• Arti fisis dari konstanta dielektrik dan kerentanan dielektrik mengikuti definisinya

, .

Muatan terikat adalah respons dielektrik terhadap aksi muatan bebas eksternal. Nilai materi

karakteristik dielektrik dan ditentukan oleh respons ini. Semakin dekat semakin banyak.

1. Persamaan medan pada magnet

1.6.1 Hubungan antara vektor magnetisasi dan arus molekul

• Pada permukaan samping magnet terpolarisasi berbentuk silinder panjang, terbentuk arus molekul umum, yang mengubahnya menjadi dipol magnet makroskopis dengan momen magnetnya sendiri, yang modulusnya adalah

dimana adalah luas ujung silinder. Magnetisasi satuan volume magnet, menurut definisi, bertepatan dengan nilai absolut vektor magnetisasi:

dimana adalah panjang silinder. Dengan demikian:

1.6.2 Persamaan medan pada magnet.

• Jika magnet tak bermagnet berbentuk silinder yang sama panjangnya dimasukkan ke dalam solenoid berarus panjang dengan arus persekutuan di semua lilitan, maka magnet tersebut akan mengalami magnetisasi dengan eksitasi arus Ampere persekutuan pada permukaan sampingnya. Solenoida terbentuk dalam solenoid Ampere yang bersifat konduktif (Gbr. 1.6.2.).

Beras. 1.6.2

Polarisasi magnetik magnet. Sol medan magnet luar dan noida voz terbangun dalam magnet d HAI medan magnet tambahan dalam arah yang sama

Masing-masing solenoida masing-masing menciptakan medan magnetnya sendiri dalam arah yang sama, dan, pada saat yang sama,

, .

Nilai N dapat dianggap berbeda dari n e karakteristik gaya medan magnet pihak ketiga, o B dikembangkan oleh solenoid konduktif. Meskipun N dalam luar biasa Meskipun bukan merupakan ciri gaya, namun biasa disebut kuat medan magnet.

Karena dan bertepatan arahnya, maka Ke Pengaruh medan magnet yang dihasilkan akan ditentukan oleh penjumlahannya

Oleh karena itu, kita bisa menulis

Di mana,

Nilai B, H dan H ini adalah modul vektor yang sejajar satu sama lain, oleh karena itu persamaan medan magnet akhirnya dapat direpresentasikan dalam bentuk vektor

dimana, dan masing-masing adalah vektor induksi magnet dari medan magnet yang dihasilkan, vektor kuat medan luar, dan vektor magnetisasi magnet.

1.6.3 Catatan persamaan medan pada magnet

• Perlu ditekankan secara khusus bahwa pilihan magnet di fo R bukannya batang panjang yang ditempatkan di seragam samping D medan magnet dari solenoid pembawa arus panjang, situasi fisik seperti itu dipastikan ketika hasilnya B bidang pengikat ternyata segaris dengan bidang luar:

, .

Dalam kondisi seperti itu, vektor kekuatan medan magnet HAI la dapat dianggap sebagai karakteristik non-kekuatan Dan ka dari medan magnet pihak ketiga dan ditentukan oleh dan pernikahan

,
di mana arus pada putaran solenoid yang terpisah, N jumlah vi tkov, n - kepadatan liniernya.

Tetapi situasi lain mungkin terjadi, kapan

Hal ini difasilitasi oleh kurangnya kolinearitas antara p e bidang yang dihasilkan dan pihak ketiga. Dalam semua kasus, untuk HAI dimana, nilai harus dipahami sebagai sebutan perbedaannya

1. Perbandingan kandungan formal dan fisik persamaan medan material pada dielektrik dan magnet

1.7.1 Sifat daya medan listrik dan magnet

• Medan listrik dan magnet memanifestasikan dirinya secara fisik e Ski seperti medan gaya. Masing-masing mampu memberikan efek gaya pada muatan listrik. T bersaing, masing-masing

dimana adalah kuat medan listrik, adalah induksi magnesium t dari bidang baru.

Dengan menggunakan gaya-gaya yang ditunjukkan, vektor-vektor dan mudah ditentukan dalam kondisi vakum. Dalam lingkungan material, vektor juga mempertahankan kandungan gayanya, karena vektor bersifat polar Dan asi materi dan merupakan konsekuensi dari kekuatan Dan pengaruh medan-medan ini terhadap momen partikel dan korespondensinya dan tapi

, .

1.7.2 Analoginya dalam ma persamaan terial

• Vektor dan merupakan ciri-ciri daya listrik e medan magnet dan magnet dan memiliki arti yang analog. Vektor dan juga analog, didefinisikan e menentukan keadaan polarisasi, masing-masing, dielektrik Dan kov dan magnet. Vektor dan - merupakan analog dalam arti menyatakan hubungan m dalam bentuk yang mudah e menunggu medan gaya baik di lingkungan material maupun dengan HAI kedudukan polarisasinya dan. Dengan kata lain, mereka mengungkapkan hubungan antara bidang dan “non-bidang”. Hubungan analog antara besaran persamaan material dapat direpresentasikan secara visual dengan ekspresi dan untuk istri:

1.7.3 Arti khusus vektor dan dalam kondisi segaris Tentang hasil dan bidang samping

Dalam kasus umum, jika tidak ada kolinearitas, kapan dan, vektor-vektornya dan tidak ada e bidang ristikami pihak ketiga, sejak dan atau sebaliknya dan. Hanya dalam kasus khusus, untuk HAI di mana bidang yang dihasilkan dan bidang luarnya kolinear, kondisinya terpenuhi, di mana vektor-vektornya menjadi tidak dipaksakan HAI karakteristik baru dari bidang pihak ketiga. Pada Gambar.1.7.3 Dan Penjelasan tambahan untuk kasus ini disediakan.

Gambar 1.7.3

Skema makna semantik besaran vektor dalam materi Dan persamaan al di bawah kol dan ketidakteraturan

Bidang yang dihasilkan dalam materi, sumbernya, dan karakteristik kekuatannya

Sumber lapangan: Sumber lapangan: arus

Konduksi bebas dan terikat serta terikat

Mengisi arus molekul bersama-sama

Sumber lapangan: Sumber lapangan:

Arus pihak ketiga gratis

Biaya () Konduktivitas ()

Bidang asing dalam materi, sumbernya dan mereka

Karakteristik non-kekuatan

1.7.4 Bidang dalam ruang hampa

Dalam ruang hampa tidak ada materi dan polarisasi seperti listrik e skaya dan magnet tidak termasuk, yaitu dan, serta dan. Persamaan material mengambil bentuk khusus untuk ruang hampa

Dalam kondisi vakum, vektor dan cirinya bukan H banyak medan, tetapi medan listriknya sama. Demikian pula, medan magnet yang sama dicirikan oleh vektor dan. Fitur ini juga berlaku di banyak media material, khususnya gas, di mana .

1.7.5 Konstanta listrik dan magnet

• Konstanta listrik dan magnet dan berhubungan dengan kecepatan cahaya melalui hubungan

Nilai numeriknya:

1.8 Sifat kelistrikan dan kemagnetan suatu materi dalam materi ura dalam keraguan

1.8.1- Karakteristik materi dalam persamaan bahan dasar

• Di antara persamaan utama, ada tiga persamaan material yang menonjol:

, .

Besaran dan persamaan tersebut adalah karakternya e Karakteristik zat masing-masing adalah dielektrik, magnet dan media penghantar. Sejak

maka karakteristik zat tersebut juga harus mencakup kerentanan dielektrik dan magnetik.

1.8.2 Konstanta dielektrik

Konstanta dielektrik suatu zat dielektrik dianggap sebagai permeabilitasnya dalam kondisi ketika medan yang dihasilkan dan medan luar di dalamnya segaris(). Dalam hal ini, dibutuhkan nilai maksimum yang mungkin dan dinyatakan dengan ekspresi paling sederhana

HAI berapa banyak bidang yang dikontrol secara andal oleh para ahli Dan polisi. Jadi, ini menunjukkan berapa kali lebih kecil, atau dengan kata lain, berapa kali polarisasi dielektrik melemahkan medan luar di dalamnya.

Kondisi kolinearitas dan diperlukan untuk definisi e pembelahan membutuhkan benda dielektrik dengan bentuk tertentu. Secara khusus, itu bisa berupa piringan datar tipis di bidang samping yang tegak lurus terhadap bidang dari tulang cakram.

1.8.3 Permeabilitas magnetik

• Permeabilitas magnet suatu zat magnet dianggap sebagai permeabilitasnya dalam kondisi ketika medan luar dan medan luar yang dihasilkan di dalamnya kolinear. R kita(). Dalam hal ini, dibutuhkan maksimal B tetapi nilai yang mungkin ditentukan oleh ekspresi sederhana dan makan

Apalagi dalam hal ini mudah untuk menemukan dari pengalaman itu HAI berapa induksi medan magnet yang dimagnetisasi dan dan N Konduksi medan magnet eksternal dapat dikontrol secara eksperimental. Jadi, magnetnya Dan magnetisasi oleh medan magnet luar HAI menyebabkan eksitasi pada magnet dengan hasil yang lebih kuat Dan medan magnet yang mengamuk. Pada saat yang sama, ini menunjukkan berapa kali yang terakhir melebihi yang sebelumnya. Seharusnya menjadi wakil e Perlu dicatat bahwa bahan magnetik dicirikan oleh nilai dan bahkan... Pengecualiannya adalah bahan diamagnetik, yang mana oh iya.

Kondisi kolinearitas dan diperlukan untuk definisi e pembelahan, memerlukan bentuk tertentu dari benda magnet R Kami. Ini harus berupa batang tipis panjang di sampingnya N terdapat medan yang sejajar dengan sumbu batang.

1.8.4 Konduktivitas listrik spesifik

• Ketergantungan rapat arus dalam media penghantar pada n A kuat medan listrik di dalamnya ditentukan oleh m A persamaan terial

Konduktivitas listrik spesifik suatu medium, sebagai karakteristik materialnya, dapat ditentukan dengan ekspresi

di mana kuantitas dan dikontrol secara eksperimental n jilid.

1.9 Medan vektor mengalir melalui suatu permukaan. Divergensi bidang vektor

1.9.1 Bidang vektor

• Medan listrik dan medan magnet adalah medan vektor dan secara formal dapat direpresentasikan sebagai satu medan vektor dari suatu vektor tertentu, yang menyiratkan bahwa vektor tersebut digeneralisasikan: Medan vektor dari suatu vektor adalah suatu wilayah ruang, yang setiap titiknya mempunyai nilai sendiri-sendiri. dan arahnya sendiri dari vektor ini. Suatu medan vektor dapat digambarkan dengan himpunan vektor-vektor pada titik-titiknya, tetapi lebih jelasnya, medan tersebut dapat direpresentasikan dengan himpunan garis-garis vektor berarah, yang masing-masing garis tersebut dibangun sedemikian rupa sehingga pada suatu titik vektor tersebut berarah sepanjang garis singgung (Gbr. 1). 1.9.1). Dalam hal ini, kerapatan garis vektor dapat mencerminkan intensitas medan vektor pada area ruang lokal. Untuk melakukan ini, kepadatan garis vektor di area lokal harus sama dengan nilai vektor di area tersebut, yaitu.

dimana adalah luas yang melintang terhadap garis-garis tersebut, dan merupakan banyaknya garis yang melaluinya.

Beras. 1.9.1

Gambar bidang vektor dengan sekumpulan vektor HAI parit, atau sekumpulan garis vektor berarah

1.9.2 Aliran vektor melalui suatu permukaan

• Aliran vektor dasar adalah aliran garis vektor yang melalui situs yaitu.

Jika luas tersebut tidak melintang terhadap garis vektor, maka

dimana satuannya normal terhadap luas a.

Fluks dasar suatu vektor harus dipahami sebagai fluks dasar listrik dan magnet dari suatu vektor, yaitu

Aliran vektor melalui permukaan terbuka terdiri dari aliran elementer dan ditentukan oleh integral

Aliran vektor melalui permukaan tertutup ditentukan oleh integral serupa, hanya pada seluruh permukaan tertutup

dimana diperhitungkan vektor-vektor luar pada elemen permukaan.

Fluks vektor harus dipahami sebagai fluks vektor listrik dan magnet, yaitu

Sebagai contoh pada Gambar. Gambar 1.8.2 menunjukkan ekspresi fluks magnet.

Beras. 1.9.2

Fluks magnet melalui permukaan: elemen N wadah, terbuka dan tertutup

1.9.3 Aliran listrik melalui permukaan tertutup

• Aliran vektor dan melalui permukaan tertutup yang bentuknya berubah-ubah ditentukan oleh integral

Fluks dan merupakan besaran skalar, dalam sistem SI diukur masing-masing dan.

1.9.4 Fluks magnet melalui permukaan tertutup

• Demikian pula, aliran vektor melalui permukaan tertutup yang bentuknya berubah-ubah ditentukan oleh integral

Fluks dan juga merupakan besaran skalar; dalam sistem SI diukur masing-masing, dan.

1.9.5 Divergensi suatu vektor dalam bidang vektor

• Divergensi merupakan ciri skalar lokal suatu medan vektor dan menentukan ada tidaknya titik tunggal di dalamnya. Ini adalah titik di mana garis vektor muncul atau menghilang, mis. berakhir. Dengan demikian, divergensi menentukan sumber lokal atau sink lokal (“sink”) dari garis vektor dalam bidang vektor. Secara matematis, divergensi suatu vektor ditentukan oleh ekspresi sederhana:

dimana merupakan permukaan tertutup, dan merupakan volume yang dibatasi oleh permukaan yang sama. Kesimpulan yang jelas mengikuti ekspresi divergensi, yaitu jika garis-garis vektor berasal dari wilayah lokal lapangan (pada titik individualnya); jika kemudian garis-garis tersebut berakhir di area lokal lapangan (pada titik individualnya);

Jika kemudian garis-garis tersebut melewati “transit” melalui area lokal lapangan atau melalui titik individualnya.

1.9.6 Divergensi medan listrik dan magnet

• Dengan divergensi vektor kita harus memahami divergensi vektor dalam medan listrik dan medan magnet, yaitu.

Konsep divergensi memiliki muatan matematis. Ini menunjukkan di mana sumber lapangan berada, namun tidak memberikan informasi tentang apa itu secara fisik.

1.10 Persamaan Maxwell tentang hubungan antara medan listrik dan medan magnet serta sumber muatannya

1.10.1 Medan listrik bebas muatan

• Medan listrik dalam dielektrik ditentukan oleh persamaan material

Sumber utama munculnya semua besaran dalam persamaan ini adalah muatan eksternal bebas. Akibat pengaruhnya terhadap dielektrik, muatan terikat dan medannya tereksitasi, dan jumlah tersebut membentuk vektor perpindahan listrik:

Hubungan langsung antara dan ditentukan oleh persamaan Maxwell dan signifikansinya sangat mendasar.

1.10.2 Persamaan Maxwell dalam bentuk integral tentang hubungan antara vektor dan muatan luar bebas

• Medan listrik yang berhubungan dengan muatan bebas sepenuhnya ditentukan oleh alirannya melalui permukaan tertutup ketika muatan itu sendiri berada di dalamnya. Untuk mempermudah, kita dapat menganggap bola sebagai permukaan tertutup, dan muatan titik di pusat bola sebagai muatan bebas. Kemudian pada semua elemen bola dan, yang menyederhanakan perhitungan fluks:

Untuk biaya poin

Dengan demikian

Persamaan ini mengikuti hukum Coulomb. Dari teorema Gauss dapat disimpulkan bahwa teorema ini tetap berlaku untuk segala bentuk permukaan tertutup dan untuk sejumlah muatan bebas di dalamnya. Ia juga telah terbukti mempertahankan penampilannya ketika muatan bergerak di dalam permukaan dan bahkan ketika radiasi melewatinya. Jika persamaan di atas disebut persamaan Maxwell, yang dimaksud adalah semua generalisasi di atas.

1.10.3 Persamaan Maxwell dalam bentuk diferensial tentang sumber muatan lokal medan listrik

• Persamaan diferensial Maxwell mengikuti persamaan integral dengan membatasi volume permukaan tertutup dan beralih ke konsep divergensi

Hal ini mengarah pada bentuk diferensial persamaan Maxwell

Oleh karena itu, titik-titik dalam ruang di mana kerapatan muatan bebas adalah titik-titik khusus dari medan listrik vektor. Pada titik-titik ini, garis-garis vektor berasal, jika, dan menghilang (akhir), jika, dan juga melewati “transit” melalui titik mana pun, jika pada titik tersebut (Gbr. 1.9.3).

Beras. 1.9.3

Divergensi aliran dan vektor

1.10.4 Persamaan Maxwell dalam bentuk integral tentang aliran vektor melalui permukaan tertutup dalam medan magnet

• Persamaan aliran vektor melalui permukaan tertutup akan menjadi analog lengkap persamaan aliran vektor melalui permukaan tertutup jika, seperti muatan listrik bebas, terdapat muatan magnet bebas. Tapi itu tidak ada, itu tidak dapat dideteksi di permukaan tertutup dalam situasi fisik apa pun. Itu sebabnya

Tidak ada pengecualian terhadap persamaan Maxwell ini.

1.10.5 Persamaan Maxwell dalam bentuk diferensial tentang tidak adanya sumber muatan medan magnet

• Tidak adanya muatan magnet bebas meniadakan konsep kepadatannya, oleh karena itu persamaan Maxwell menyatakan dalam bentuk diferensial bahwa

itu. bahwa sumber muatan medan magnet tidak ada. Artinya tidak ada titik khusus dalam medan magnet tempat garis-garis vektor bermula atau berakhir. Garis-garis ini berkesinambungan di seluruh ruang keberadaannya dan hanya dapat berupa garis tertutup.

1.11 Bidang vektor pusaran. Sirkulasi dan rotor dalam bidang pusaran

1.11.1 Ciri-ciri utama medan pusaran

• Masing-masing vektor dapat membentuk bidang pusaran dengan ciri-ciri yang sama, yang cukup dipertimbangkan dengan menggunakan contoh satu vektor umum. Suatu bidang vektor dianggap pusaran jika semua garis vektornya tertutup pada dirinya sendiri, dan garis tertutup tersebut tidak bersentuhan atau berpotongan. Ciri-ciri utama medan pusaran adalah sirkulasi suatu vektor sepanjang loop tertutup dan rotor vektor ini pada suatu titik tertentu di lapangan.

1.11.2 Sirkulasi vektor sepanjang loop tertutup dalam medan pusaran

• Kontur yang berbentuk garis tertutup sembarang meliputi luas tertentu dari bidang vektor vektor tersebut. Yang kami maksud dengan sirkulasi vektor sepanjang kontur adalah integral

dimana elemen vektor dari panjang kontur itu sendiri, searah dengan arah lintasannya. Integral ini membawa informasi tentang hal terpenting: apakah medan vektor merupakan pusaran pada daerah yang dibatasi oleh kontur atau tidak.

Jadi sirkulasi bukan nol berarti di dalam kontur tersebut terdapat pusaran dan sumbernya terletak di dalam kontur, sedangkan sirkulasi nol menunjukkan tidak adanya sumber medan pusaran di dalam kontur, dan juga di dalam kontur tersebut terdapat medan potensial, yaitu. non-pusaran. Sirkulasi vektor sepanjang kontur berbeda yang menutupi sumber medan pusaran yang sama mempunyai nilai yang sama, oleh karena itu integral sirkulasi tidak bergantung pada bentuk dan ukuran kontur yang memuat sumber tersebut. Jika garis vektor tertutup dari medan itu sendiri dipilih sebagai kontur, maka sirkulasi vektor sepanjang garis tersebut selalu berbeda dari nol, karena ia selalu berisi sumber medan pusaran di dalam dirinya sendiri. Penting agar integral sirkulasi sepanjang garis vektor medan pusaran dan integral sepanjang kontur apa pun yang mencakup sumber medan pusaran yang sama memiliki nilai yang sama. Pada Gambar. 1.11.2 memberikan contoh situasi ini.

Beras. 1.11.2

Bidang vektor pusaran

Garis medan vektor adalah lingkaran konsentris dengan pusat yang sama pada sumber medan pusaran di suatu titik. Arti kompas SAYA integral integral:

1.11.3 Vektor rotor pada suatu titik di medan pusaran

• Sirkulasi vektor hanya menunjukkan adanya sumber medan pusaran dalam loop tertutup, sedangkan rotor medan vektor menentukan posisi sumber ini secara lokal, yaitu. pada titik tertentu. Rotor, tidak seperti sirkulasi, adalah besaran vektor dan ditentukan secara matematis dengan persamaan sederhana

dimana adalah luas permukaan yang dibatasi oleh kontur sirkulasi, yang untuk mempermudah dianggap sebagai garis vektor tertutup dari medan itu sendiri, dan merupakan vektor satuan yang tegak lurus terhadap bidang garis vektor. Pada Gambar. 1.11.3 memberikan penjelasan ilustratif tentang definisi rotor. Kesimpulan yang jelas mengikuti ekspresi rotor: tidak semua titik medan pusaran adalah sumbernya. Jadi jika kemudian di daerah setempat (pada suatu titik) terdapat sumber medan pusaran (ada sumber pusaran), jika maka di daerah setempat (pada suatu titik) tidak terdapat sumber medan pusaran tersebut ( tidak ada sumber pusaran).

Beras. 1.11.3

Rotor medan pusaran

1.11.4 Sirkulasi dan vektor rotor dalam pusaran medan listrik dan magnet

• Semua pembenaran yang dinyatakan untuk sirkulasi dan rotor vektor dengan formalitas matematika yang sama berlaku untuk vektor medan listrik dan, serta vektor medan magnet dan:

1.12 Persamaan Maxwell tentang hubungan antara medan magnet pusaran dengan sumber pusarannya

1.12.1 Arus konduksi listrik

• Jika, di bawah pengaruh medan listrik konstan, arus listrik konstan dipertahankan dalam suatu medium, maka itu adalah arus konduktif, dan medium tersebut konduktif. Media penghantar meliputi logam, semikonduktor, elektrolit, dan plasma. Media penghantar dicirikan oleh resistivitas dan konduktivitas (kebalikan dari resistivitas). Kepadatan arus dan arus diberikan oleh

dimana luas penampang datar konduktor (media penghantar), luas penampang datar konduktor.

1.12.2 Medan magnet Eddy arus konduksi

• Arus konduksi adalah sumber medan magnet pusaran, dan ini harus dianggap sebagai fakta awal yang berdasarkan fisik. Dalam kasus konduktor lurus tipis yang membawa arus, garis vektor dari vektor dan terletak pada bidang melintang terhadap konduktor dan berbentuk lingkaran konsentris dengan orientasi garis vektor ke arah kanan relatif terhadap arah arus. . Pada setiap titik pada garis melingkar jari-jari vektor dan mempunyai nilai numerik yang konstan

1.12.3 Sirkulasi vektor dalam medan magnet eddy arus konduksi

• Untuk menyederhanakan, akan lebih mudah untuk memilih garis lingkaran tertutup dari vektor itu sendiri sebagai kontur sirkulasi vektor (Gbr. 1.12.3). Kemudian pada setiap elemen kontur dan ini menghasilkan ekspresi sederhana untuk integral sirkulasi

Untuk arus konduksi linier

Ini menyiratkan persamaan fundamental dalam bentuk integral

Persamaan tersebut tetap berlaku untuk segala bentuk rangkaian sirkulasi, meskipun persamaan tersebut tidak mencakup satu, tetapi beberapa arus konduksi yang arahnya sama atau berbeda, yaitu. Kapan

Gambar 1.12.3

Medan magnet Eddy arus konduksi linier

1.12.4 Rotor vektor dalam medan magnet pusaran arus konduksi

• Dari bagian 1.11.3 berikut bahwa rotor vektor diperoleh dari sirkulasinya dengan membatasi pengurangan luas yang dibatasi oleh kontur, dengan mempertimbangkan fakta bahwa pada saat yang sama terjadi transisi dari arus ke kerapatannya.

Dengan demikian

Dari persamaan fundamental dalam bentuk diferensial ini dapat disimpulkan bahwa hanya wilayah ruang lokal di mana terdapat rapat arus konduksi yang dapat dianggap sebagai sumber medan magnet pusaran. Dalam hal ini dan. Di wilayah medan magnet yang sama, termasuk medan pusaran, di mana juga, yaitu. di wilayah seperti itu tidak mungkin ada sumber medan pusaran.

Jadi, arus konduksi merupakan sumber medan magnet eddy, dan rapat arus

Sumber lokalnya. Namun sumber yang sama, selain arus konduksi, juga merupakan arus perpindahan, yang intinya akan dijelaskan di bawah ini.

1.12.5 Prinsip arus listrik tertutup

• Sebuah kapasitor yang dihubungkan pada rangkaian arus bolak-balik memutus bagian konduktifnya, tetapi tidak memutus arus bolak-balik di dalamnya. Arus listrik tetap tertutup. Arus konduksi mengalir melalui konduktor

bagian rangkaian mendapat kelanjutannya dalam bentuk yang berbeda, yaitu berupa arus perpindahan di dalam kapasitor, dimana tidak ada medium penghantar dan tidak ada arus penghantar (Gbr. 1.12.5). Jadi, besar dan arahnya, arus perpindahan dan arus konduksi harus bertepatan, dan ditentukan oleh perubahan muatan bebas pada pelat kapasitor.

Beras. 1.12.5

Bias saat ini HAI bagian pasokan air dari rangkaian (di kapasitor)

1.12.6 Arus bias

• Maxwell adalah orang pertama yang menunjukkan adanya arus perpindahan, berdasarkan prinsip kontinuitas arus di semua bagian rangkaian arus tertutup. Mengingat bahwa untuk kapasitor pelat sejajar,

dan juga itu

Arus perpindahan dapat direpresentasikan dengan ekspresi

Jadi, arus perpindahan tidak berhubungan dengan pergerakan terarah muatan bebas di dalam kapasitor, di mana muatan tersebut berada

tidak, tetapi dengan perubahan fluks bias di dalam kapasitor. Kepadatan arus bias juga dapat dinyatakan

Seperti dapat dilihat, arah rapat arus bias tidak ditentukan oleh arah vektor, tetapi oleh perubahan vektor tersebut. Hal ini sangat penting, karena dan dalam kapasitor mereka memiliki satu arah hanya ketika modulus meningkat, sedangkan ketika modulus menurun, vektornya berlawanan, meskipun vektor tersebut tetap mempertahankan arah sebelumnya. Ini adalah vektor yang memberikan arah arus perpindahan yang konsisten dengan arah arus konduksi pada bagian konduktif rangkaian.

1.12.7 Komponen arus bias

• Berdasarkan persamaan medan pada dielektrik (bagian 1.5.2), fisika arus perpindahan dapat diungkapkan lebih lanjut. Dari transformasi

terlihat bahwa rapat arus bias terdiri dari dua komponen

Salah satu komponennya tidak ada hubungannya dengan pergerakan muatan dan hanya dihasilkan oleh perubahan medan listrik pada dielektrik. Komponen lainnya dihasilkan oleh perubahan vektor polarisasi dielektrik dan berhubungan dengan pergerakan muatan di dalam dielektrik, tidak hanya bebas, tetapi terikat dalam struktur dipol. Medan bolak-balik menggairahkan reorientasi dipol dan perpindahan kutubnya, mis. biaya terkait. Pada dasarnya, proses perpindahan massa muatan terikat ini membangkitkan arus polarisasi khusus dalam dielektrik.

1.12.8 Medan magnet eddy arus perpindahan

• Meskipun sifat fisik arus perpindahan sangat berbeda dengan arus konduksi, seperti arus konduksi, arus ini menggairahkan medan magnet pusaran dan merupakan sumbernya. Saat ini, kesimpulan ini diterima sebagai fakta awal yang dibuktikan secara eksperimental.

Kemudian, dengan analogi arus konduksi, kita dapat menulis persamaan dasar yang sama untuk arus perpindahan

1.12.9 Medan magnet Eddy dari arus total

• Jika dalam medium, bersamaan dengan eksitasi arus perpindahan, arus konduksi juga tereksitasi, maka medan magnet akan ditentukan masing-masing oleh arus total dan rapat arus total.

Medan magnet total dari arus total juga merupakan pusaran air, dan arus itu sendiri adalah sumbernya.

1.12.10 Persamaan Maxwell untuk medan magnet eddy arus total

• Dengan analogi persamaan medan magnet eddy arus konduksi dan arus perpindahan, persamaan fundamental serupa tetap berlaku untuk medan magnet eddy arus total.

Persamaan pertama disebut persamaan Maxwell dalam bentuk integral dan, dengan memperhatikan (1.12.6) dan (1.12.9), ditulis sebagai

Persamaan kedua disebut persamaan Maxwell dalam bentuk diferensial dan, dengan memperhitungkan (1.12.6) dan (1.12.9), ditulis sebagai

1.12.11 Medan listrik bolak-balik sebagai sumber medan magnet pusaran dalam ruang hampa

• Jika dielektrik dilepas dari kapasitor yang dihubungkan ke rangkaian arus bolak-balik dan tercipta ruang hampa di antara pelat-pelatnya, maka dalam hal ini arus dalam rangkaian tidak terputus. Artinya pada ruang kosong antar pelat kapasitor terdapat arus perpindahan sebagai kelanjutan arus konduksi pada bagian penghantar rangkaian arus tertutup. Di ruang kosong, arus konduksi dan polarisasi materi dikecualikan. Dengan asumsi dan, dan memperhitungkan bahwa untuk ruang hampa, persamaannya

Maxwell akan mengambil formulirnya

Jadi, dari pengembangan konsisten konsep Maxwell tentang ketertutupan rangkaian arus dan adanya arus perpindahan, kesimpulan fisika mendasar yang paling penting adalah sebagai berikut: medan listrik bolak-balik menggairahkan medan magnet pusaran. Pada Gambar. 1.12.11 mengilustrasikan kesimpulan ini dengan menggunakan contoh medan listrik bolak-balik seragam.

Beras. 1.12.11

Eksitasi medan magnet pusaran e medan listrik bolak-balik (arus perpindahan)

1.13 Persamaan Maxwell tentang hubungan antara medan listrik pusaran dengan sumber pusarannya

1.13.1 Hukum induksi elektromagnetik Faraday

• Dalam loop tertutup suatu konduktor, di bawah pengaruh fluks magnet bolak-balik, ggl induksi tereksitasi, sebanding dengan laju perubahannya. Hukum ini ditetapkan oleh Faraday pada tahun 1831. Pada saat itu diyakini bahwa hukum ini hanya terwujud dalam suatu rangkaian material, ketika rangkaian tersebut merupakan penghantar arus. Dalam hal ini, ggl induksi dapat dianggap sebagai jumlah penurunan tegangan dU pada semua elemen kontur, mis.

Oleh karena itu, hukum Faraday untuk rangkaian konduktor material dapat direpresentasikan sebagai

1.13.2 Hukum Maxwell tentang induksi elektromagnetik

• Di bawah pengaruh ggl induksi dalam rangkaian konduktor tertutup, timbul arus konduksi induksi, yang hanya mungkin terjadi di bawah pengaruh medan listrik. Kemudian penurunan tegangan dapat dinyatakan melalui kekuatan medan ini dU pada elemen rangkaian dan secara umum EMF pada rangkaian

setelah itu hukum Faraday dapat direpresentasikan sebagai

dimana arah elemen rangkaian sesuai dengan arah arus induksi pada rangkaian.

1.13.3 Eksitasi medan listrik pusaran oleh fluks magnet bolak-balik dalam rangkaian konduktor

• Dari interpretasi Maxwell tentang hukum induksi elektromagnetik, fluks magnet bolak-balik membangkitkan medan listrik dalam rangkaian konduktor dan sirkulasi kekuatan medan ini sepanjang rangkaian adalah bukan nol.

Namun hal ini, sebagai berikut dari (1.11.2.), merupakan tanda utama bahwa medan vektor pada rangkaian konduktor adalah pusaran dan sumber medan pusaran tersebut adalah fluks magnet bolak-balik.

1. Persamaan Maxwell untuk medan listrik pusaran

Perkembangan lebih lanjut dari interpretasi Maxwell terhadap hukum Faraday dikaitkan dengan asumsi bahwa di bawah pengaruh fluks magnet bolak-balik, medan listrik pusaran tereksitasi tidak hanya di sirkuit konduktor, tetapi juga di luarnya di ruang sekitarnya. Sirkuititu hanya ada di medan listrik pusaran, dan inilah yang menciptakan ggl induksi di sirkuit. Fluks magnet bolak-balik tanpa adanya rangkaian konduktor membangkitkan medan listrik pusaran serta dengan adanya rangkaian. Jadi, fluks magnet bolak-balik adalah sumber medan listrik pusaran, dan ini harus dianggap sebagai fondasi aslinya

fakta nyata yang telah menemukan pembenaran eksperimental fisik. Selain itu, sesuai dengan (1.13.2.), hubungan mendasar antara medan listrik magnet bolak-balik dan medan listrik pusaran direduksi menjadi persamaan Maxwell

Pada Gambar 1.13.4. Sebuah ilustrasi diberikan tentang eksitasi medan listrik pusaran oleh fluks magnet seragam bolak-balik.

Beras. 1.13.4

Eksitasi medan listrik pusaran e medan magnet sabuk

1. Sistem persamaan Maxwell yang lengkap

1.14.1 Persamaan Maxwell dan bentuk penulisannya

• Persamaan Maxwell menyatakan hubungan antara medan listrik, magnet, dan elektromagnetik dengan sumbernya Dan kami dengan sistem muatan dan arus yang sewenang-wenang. Dengan konten fisik yang komprehensif, empat ma Ke Persamaan Swell ternyata cukup untuk dibuat A pengetahuan tentang landasan ilmiah dasar unsur klasik Ke trodinamika, serta dasar-dasar teori elektromagnetik St. e ta. Medan elektromagnetik adalah medan vektor, karena persamaan Maxwell dinyatakan “dalam bahasa” vecto R analisa. Dalam bentuk pencatatan diferensial, mereka bersifat lokal, karena mereka membangun hubungan antara bidang dan sumbernya pada titik sembarang yang terpisah dalam lingkungan. Dalam bentuk notasi integral, mereka didefinisikan e membentuk koneksi tidak pada satu titik dalam medium, tetapi pada seluruh wilayah

lingkungan terbatas atau permukaan tertutup S , atau garis kontur tertutup L . Persamaan Maxwell dapat diterapkan secara merata pada bidang homogen dan bidang tidak homogen, dengan memperhatikan bahwa dalam HAI Dalam kasus terakhir, turunan waktu dari vektor di e kepribadian menjadi produksi swasta tidak.

1. Persamaan pertama Maxwell

Persamaan pertama Maxwell adalah fisika fundamental e hukum langit, yang menurutnya sumber pusaran ma G bidang thread hanya dapat berupa arus, termasuk arus HAI konduktivitas, arus perpindahan dan arus total. Hubungan medan magnet pusaran dengan sumbernya dinyatakan dalam dua cara: dengan persamaan dalam bentuk integral atau hore V perbedaan bentuk diferensial, korespondensi n tapi:

Sirkulasi vektor sepanjang sirkuit tertutup sembarang n jalur wisata L sama dengan total arus saya + saya cm , melewati permukaan, bersegi dan ditandai dengan kontur L.

Setiap titik di lingkungan merupakan sumber vi lokal X medan magnet yang menderu-deru, jika saja ada kepadatan di dalamnya aku saat ini.

Dengan tidak adanya arus konduksi, kapan saya = 0 dan persamaannya disederhanakan:

Oleh karena itu, sumber medan magnet pusaran adalah arus perpindahan atau, sebenarnya, medan listrik bolak-balik.

1. Persamaan kedua Maxwell

Persamaan kedua Maxwell adalah hukum fisika dasar yang menyatakan bahwa sumber medan listrik pusaran hanya dapat berupa medan magnet bolak-balik. Hubungan antara medan listrik pusaran dan medan magnet bolak-balik dinyatakan masing-masing dengan persamaan integral atau diferensial:

Sirkulasi vektor sepanjang garis kontur tertutup yang berubah-ubah L sama dengan laju perubahan fluks magnet yang diambil dengan tanda berlawanan melalui permukaan yang dibatasi oleh kontur L Setiap titik dalam medium merupakan sumber lokal medan listrik pusaran jika vektor pada titik tersebut bervariasi

Persamaan kedua Maxwell secara formal tidak mirip dengan persamaan pertama, dan hal ini disebabkan oleh tidak adanya sifat muatan magnet bebas dan arus magnet. Jika secara hipotetis keduanya ada, kemiripan akan terjadi, dan persamaannya akan terlihat seperti:

, .

Dalam kasus hipotetis ini, arus magnet Aku akan menjadi sumber medan listrik pusaran. Tapi hal HAI Karena tidak ada arus magnet, satu-satunya sumber nyata medan listrik pusaran hanya dapat berupa medan magnet bolak-balik. Namun, persamaan kedua Maxwell mungkin serupa dengan persamaan pertama dalam satu jam T Dalam hal ini, ketika yang pertama mengacu pada arus perpindahan tanpa adanya arus konduksi, yaitu ketika arus eddy G Medan filamen hanya tereksitasi dengan listrik bolak-balik e bidang langit. Kemudian

1.14.4 Gelombang Mak tingkat ketiga

Persamaan ketiga Maxwell merupakan persamaan fisika fundamental Dan hukum logika tentang hubungan medan listrik dengan muatannya HAI sumber Anda. Hukum menentukan hubungan antara medan listrik dalam suatu medium dan muatan listrik bebas luar dan menyatakan hubungan ini secara matematis dalam integral B bentuk akhir atau diferensial, sesuai n tapi:

Aliran vektor melalui permukaan tertutup yang berubah-ubah S sama dengan biaya gratis Q di dalam permukaan ini, dan muatannya bisa konstan atau variabel, diam atau bergerak, titik atau terdistribusi. Suatu titik tertentu dalam lingkungan di manaρ ≠0, adalah sumber lokal (atau sink) dari bidang vektor.

1. Persamaan keempat Maxwell

• Persamaan keempat Maxwell merupakan hukum fisika dasar, yang menyatakan bahwa medan magnet tidak mempunyai sumber muatan sendiri berupa muatan magnet karena tidak adanya sebenarnya di alam. Secara matematis, fakta ini masing-masing dinyatakan dengan persamaan integral atau persamaan diferensial

Aliran vektor melalui permukaan tertutup yang berubah-ubah xitas S selalu nol. Artinya, melewati permukaan yang tertutup X Faktanya, fluks magnet di dalamnya tidak mengalami perubahan apa pun secara fisik Dan situasi ical, yaitu magnetis HAI arus melewati rangkaian pada

Permukaan ini sedang dalam “transit”. Hal ini berlaku tidak hanya pada aliran, tetapi juga pada garis gaya individual vektor, karena muatan magnet lokal tidak ada di mana pun. Oleh karena itu, garis gaya vektor tidak dapat diputus dimanapun; artinya garis tersebut kontinu di mana-mana Ke buncis pada diri mereka sendiri. Dari persamaan keempat Maxwell e mengarah pada kesimpulan bahwa medan magnet tidak mungkin ada HAI potensinya, itu hanya bisa menjadi pusaran kamu.

1.14.6 Muatan magnet virtual dan arus magnet dalam persamaan simetris Maxwell

• Persamaan Maxwell tidak simetris baik dari segi sumber medan muatan maupun sumber medan pusaran, yang berhubungan langsung dengan tidak adanya muatan magnet dan arus magnet yang pada kenyataannya tidak ada. Dalam hal ini, persamaan Maxwell realistis. Namun, persamaan asimetris Maxwell mengambil bentuk simetris dengan memasukkan secara formal ke dalamnya muatan magnet dan arus magnet dengan kepadatan dan, masing-masing. Kemudian sistem persamaan mengambil bentuk

dimana tandanya hanya mencerminkan bahwa arah medan magnet pusaran sesuai dengan sekrup kanan, dan arah listrik ke kiri. Meskipun terdapat pencapaian simetri buatan, persamaan ini ternyata berguna untuk memperkuat model perhitungan, misalnya, untuk menghitung radiasi gelombang elektromagnetik dari perangkat pemancar - antena. Jadi, alih-alih mempertimbangkan sumber radiasi sebenarnya, kita mempertimbangkan permukaan radiasi abstrak dengan arus magnet yang menyelimutinya. Pada saat yang sama, dalam hasil akhir perhitungan radiasi, arus magnet tidak termasuk; arus tersebut hanya muncul dalam perhitungan perantara sebagai arus virtual. Kita dapat merujuk pada analogi metode ini dalam bidang optik, yaitu metode Huygens Fresnel, di mana sumber gelombang cahaya yang sebenarnya juga digantikan oleh permukaan yang memancar di mana sumber titik gelombang sekunder terkonsentrasi.

1.14.7 Signifikansi persamaan Maxwell

• Persamaan Maxwell membentuk dasar ilmiah fundamental dari semua elektrodinamika. Atas dasar mereka, keberadaan gelombang elektromagnetik terbukti dan sifat elektromagnetik cahaya dibuktikan. Berdasarkan persamaan Maxwell, kesatuan ilmiah listrik dan magnet, elektrodinamika dan optik gelombang tercapai.

Patutlah kita mengutip kata-kata fisikawan terkenal Jerman G. Hertz tentang persamaan Maxwell:

Mustahil mempelajari teori yang menakjubkan ini tanpa terkadang merasakan bahwa rumus matematika menjalani kehidupannya sendiri, mempunyai pikirannya sendiri - nampaknya rumus-rumus ini lebih pintar dari kita, bahkan lebih pintar dari penulisnya sendiri, seolah-olah memberi kita lebih banyak dari yang awalnya termasuk di dalamnya”.

1.14.8 Menyelesaikan persamaan Maxwell

• Persamaan Maxwell disusun untuk masalah elektromagnetik tertentu, di mana, berdasarkan analisis fisik situasi, ciri-ciri awal medan dan sumbernya diidentifikasi terlebih dahulu dan pada saat yang sama persamaan material ditetapkan sesuai dengan kondisi awal. dari masalahnya. Solusi matematis untuk masalah ini dicapai hanya berdasarkan sistem gabungan persamaan Maxwell dan persamaan material.

1.15 Proses elektromagnetik stasioner

1.15.1 Kondisi stasioneritas

• Proses elektromagnetik stasioner diwujudkan dengan medan magnet dan listrik invarian waktu serta arus konstan, sehingga persamaan Maxwell tidak memerlukan turunan waktu, yaitu:

1.15.2 Persamaan Maxwell untuk proses stasioner

• Persamaan Maxwell, setelah menghilangkan turunan waktu darinya, berbentuk persamaan stasioner

Pada dasarnya, ini adalah hukum dasar dari berbagai proses elektromagnetik stasioner. Salah satu bagian dari kelas ini berkaitan dengan elektrostatika, bagian lainnya berkaitan dengan magnetostatika, dan bagian ketiga berkaitan dengan statika arus (arus searah).

1.15.3 Elektrostatika

Elektrostatika mempelajari medan listrik konstan dalam ruang hampa, dielektrik, dan konduktor tanpa adanya medan magnet dan arus listrik. Jika kita mengecualikan medan magnet dan arus dari persamaan stasioner, maka persamaan Maxwell untuk elektrostatika mengambil bentuk

1. Magneto-statis

• Magnetostatika mempelajari medan magnet konstan dalam ruang hampa dan magnet, serta medan magnet arus searah. Fenomena magnetostatik dianggap tanpa adanya medan listrik dan tidak adanya muatan listrik makroskopis bebas. Jika keduanya dikeluarkan dari persamaan stasioner, maka persamaan Maxwell untuk mannitostatika akan berbentuk:

1.15.5 Statistik terkini (DC)

• Statika arus mencakup proses elektromagnetik dalam rangkaian yang terbuat dari bahan konduktif, di mana arus listrik konstan tereksitasi di bawah pengaruh muatan listrik makroskopik dan medan listrik, sedangkan medan magnet arus tidak dianggap sebagai magnetostatika. Dalam hal ini, untuk statika arus, dua persamaan Maxwell stasioner yang berkaitan dengan muatan listrik dan medan listrik sudah cukup:

1.16 Proses elektromagnetik non-stasioner

1.16.1 Kondisi nonstasioneritas

• Sifat proses elektromagnetik yang tidak stasioner, baik dalam ruang hampa maupun materi, disebabkan oleh ketidakkekalan medan listrik dan magnet seiring waktu. Variabel

bidang merangsang arus konduksi bolak-balik dan arus perpindahan bolak-balik. Jadi, untuk proses non-stasioner

itu. semua kuantitas adalah variabel.

1.16.2 Persamaan Maxwell untuk proses nonstasioner

• Seluruh variasi proses elektromagnetik non-stasioner mematuhi persamaan non-stasioner Maxwell dalam bentuk lengkapnya

dimana jumlahnya

berarti arus total, mis. arus konduksi dan arus perpindahan.

1.16.3 Kelompok utama proses non-stasioner

• Proses elektromagnetik non-stasioner dibagi menjadi beberapa kelompok yang berbeda secara signifikan tergantung pada hubungan antara arus konduksi dan arus perpindahan, atau lebih tepatnya antara nilai amplitudonya dan, karena arus itu sendiri bervariasi dan biasanya bervariasi menurut hukum harmonik dengan a frekuensi siklik. Oleh karena itu, hubungan antara amplitudo akan sangat bergantung pada frekuensi dan sifat zat di mana proses elektromagnetik tereksitasi.

Opsi yang memungkinkan:

1.16.4 Proses nonstasioner pada media konduksi (logam)

• Medan listrik bolak-balik dalam media penghantar, terutama pada logam, membangkitkan arus konduksi bolak-balik sedemikian besarnya dibandingkan arus perpindahan sehingga arus perpindahan dapat diabaikan bahkan pada frekuensi yang sangat tinggi, yang berarti

Persamaan nonstasioner Maxwell untuk media penghantar (untuk logam) berbentuk

dimana semua kuantitas adalah variabel. Penting agar medan magnet arus bolak-balik tetap pusaran dan berhubungan dengan arus dengan cara yang sama seperti dalam mode stasioner.

1.16.5 Proses non-stasioner pada dielektrik non-konduktor

• Arus konduksi pada dielektrik non-konduktor tidak termasuk, hanya arus perpindahan yang mungkin terjadi

Dengan demikian, persamaan Maxwell nonstasioner untuk dielektrik non-konduktor berbentuk

1.16.6 Proses nonstasioner dalam ruang hampa

• Dalam ruang hampa, muatan listrik makroskopis bebas dan arus konduksi tidak termasuk, tetapi arus perpindahan tetap mungkin terjadi

pada saat yang sama

Dengan demikian, persamaan nonstasioner Maxwell untuk medan pusaran dalam ruang hampa mengambil bentuk

Mereka menentukan pembentukan medan elektromagnetik berupa gelombang elektromagnetik yang merambat dengan kecepatan cahaya. Dari persamaan tersebut juga dapat disimpulkan bahwa medan elektromagnetik dihasilkan dengan sendirinya dan dapat ada tanpa muatan dan arus.