Что не является предметом электродинамики электричество магнетизм статика оптические явления
Явления электродинамики
Вы будете перенаправлены на Автор24
Явлениями электродинамики называют различные электромагнитные взаимодействия, которые происходят между проводниками и токами, окружающими их.
В результате подобного взаимодействия возникают такие механические силы, которые способны сообщать свою энергию проводникам. Подобные силы называют электродинамическими силами.
Теория Максвелла
Электродинамические явления широко описываются в теории ученого Максвелла, которая была сформулирована около двух веков назад. Эти явления обычно могут протекать в различных видах и разных электрических приборах. Для явления электродинамики в жидкостях активно используют уравнения Максвелла. В этих теоретических физических моделях идет классическое описание любых электродинамических явлений. В них учитывается влияние внешней среды в определенных материальных пропорциях. Однако эти явления не сведены только к механическим. Механическим образом нельзя истолковать ряд основополагающих величин, в том числе скорость, вращение, перемещение и другие.
Согласно представленной теории Максвелла в понятие электрического тока включены несколько групп электродинамических явлений. Все они эквивалентны друг относительно друга, если брать во внимание возникновение самого магнитного поля. Предугаданная вторая форма тока составляет ток смещения. Он появляется в тот момент, когда нарушается статическое равновесие и происходит изменение степени поляризации среды.
Ток смещения – импульс, который распространяется во все стороны в направлении силовых линий.
Сегодня нельзя установить, было ли стремление у самого Максвелла создать наиболее точную и строгую теорию явлений электродинамики, которая полностью опиралась бы на механическое происхождение магнетизма и электричества. До сих пор на этот вопрос не получен однозначный ответ.
Исследования Ампера
Весомый вклад в изучение электродинамических явлений внес Андре Ампер, который сформулировал понятие физических явлений и провел целый ряд подтверждающих его гипотезу исследований. Ученый оказался в числе первых, кто изучил магнитное взаимодействие токов и на основе этих изысканий разработал математические основы электродинамики. Максвелл в свое время разносторонне поддержал научную работу Ампера, что вышла в 1827 году. Она устанавливала основные понятия теории электродинамических явлений.
Готовые работы на аналогичную тему
Принцип наименьшего действия
В настоящее время сформировался наиболее приемлемый вариант закона от электродинамики, который получил название принципа наименьшего действия. Он предполагает современный подход к конечной цели электродинамических явлений в его физических исследованиях. Значение принципа распространяется на:
Например, электроизоляционные материалы отличаются наименьшей удельной проводимостью. Определяемая разница в количестве между проводимостью различных диэлектриков очень большая. Это создает причину качественной разницы между ними. Поэтому в диэлектриках преобладает совсем не электродинамические явления, а иные. Речь, прежде всего, идет об электростатических явлениях, где существует взаимодействие огромного числа ионов и электронов. Их определяют в качестве свободных зарядов, которые участвуют в создании электрического поля.
Из этого складывается общая теория аппаратов, которая состоит из ряда других разделов:
Подобный стиль Максвелла и Ампера называется ньютоновским, так как его образцом является небесная механика Исаака Ньютона. Принято отмечать его высокую жизнеспособность, так как электродинамические явления начали изучать в вакууме и в веществе. По теории Максвелла полярная противоположность между субъектом и объектом самостоятельна и очевидна, поскольку весь процесс изучения электродинамических явлений можно считать детерминистическим.
Теоретические и статистические модели
Для изучения явлений электродинамики применяются различные модели, в том числе:
Если необходимо исследователям установить соотношение между различными величинами, которые характеризуют подобные явления, то активно применяются математические методы. Все соотношения данного явления выражены в форме однозначной математической модели. Если брать во внимание известные законы Ньютона, где описываются правила механики, то вся совокупность описанных законов классической механики представляет собой общность различных механических явлений. Для электродинамических явлений существует своя математическая модель, сформированная Максвеллом и выраженная в уравнениях.
Также для объяснения явлений электродинамики применяются и иные теории. В том числе их удалось сформулировать в образе специальной теории относительности. В ней затрагивается механическое движение источников тока и заряда. Также подобная теория делает упор на особенности распространения света в пространстве. Неудивительно, что на основе этой теории сложились основные понятия о свойствах электромагнитных полей.
Однако электродинамические явления охватывают гораздо больше, чем теория относительности. Специалисты изучают вместе с ними проблемы, которые формируют подобные поля. Они играют большую роль и воспринимаются как основа источников. Также существуют для исследователей и обратные задачи. В них интерес представляет поведение заряженных частиц, которые взаимодействуют под действием различных электромагнитных полей. Источниками новых электромагнитных полей в этом случае становятся эти частицы, что находятся в постоянном движении. Они способны создать токи и заряды, что предполагает дальнейшее развитие по созданию полей.
Электродинамика
 Классическая электродинамика | ||||||||||||
 | ||||||||||||
| Электричество · Магнетизм | ||||||||||||
| ||||||||||||
| См. также: Портал:Физика |
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 (вообще говоря, переменный) и его взаимодействие с электромагнитным полем (электрический ток может быть рассмотрен при этом как совокупность движущихся заряженных частиц). Любое электрическое и магнитное взаимодействие между заряженными телами рассматривается в современной физике как осуществляющееся через посредство электромагнитного поля, и, следовательно, также является предметом электродинамики.
Чаще всего под термином электродинамика по умолчанию понимается классическая электродинамика, описывающая только непрерывные свойства электромагнитного поля посредством системы уравнений Максвелла; для обозначения современной квантовой теории электромагнитного поля и его взаимодействия с заряженными частицами обычно используется устойчивый термин квантовая электродинамика.
Содержание
Основные понятия
Основные понятия, которыми оперирует электродинамика, включают в себя:
Основные уравнения
Основными уравнениями, описывающими поведение электромагнитного поля и его взаимодействие с заряженными телами являются:
Частными уравнениями, имеющими особое значение являются:
Содержание электродинамики
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 расчётов.
Специальные разделы электродинамики
Прикладное значение
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 своём варианте), сочетающей очень большую точность расчётов и предсказаний с влиянием теоретических идей, родившихся в её области, на другие области теоретической физики.
Электродинамика имеет огромное значение в технике и лежит в основе: радиотехники, электротехники, различных отраслей связи и радио.
История
Первым доказательством связи электрических и магнитных явлений стало экспериментальное открытие Эрстедом в 1819—1820 порождения магнитного поля электрическим током. Он же высказал идею о некотором взаимодействии электрических и магнитных процессов в пространстве, окружающем проводник, однако в довольно неясной форме.
В 1831 году Майкл Фарадей экспериментально открыл явление и закон электромагнитной индукции, ставшие первым ясным свидетельством непосредственной динамической взаимосвязи электрического и магнитного полей. Он же разработал (применительно к электрическому и магнитному полям) основы концепции физического поля и некоторые базисные теоретические представления, позволяющие описывать физические поля, а также 1832 году предсказал существование электромагнитных волн.
В 1864 году Дж. К. Максвелл впервые опубликовал полную систему уравнений «классической электродинамики», описывающую эволюцию электромагнитного поля и его взаимодействие с зарядами и токами. Он высказал теоретически обоснованное предположение о том, что свет является электромагнитной волной, то есть объектом электродинамики.
В 1895 году Лоренц внёс существенный вклад в построение классической электродинамики, описав взаимодействие электромагнитного поля с (движущимися) точечными заряженными частицами. Это позволило ему вывести преобразования Лоренца. Он же первым заметил, что уравнения электродинамики противоречат ньютоновской физике.
В 1905 году А. Эйнштейн публикует работу «К электродинамике движущихся тел», в которой формулирует специальную теорию относительности. Теория относительности, в отличие от ньютоновской физики, находится в полном согласии с классической электродинамикой и логически завершает её построение, позволив создать её ковариантную формулировку в пространстве Минковского через 4-потенциал и 4-тензор электромагнитного поля.
В середине XX века была создана квантовая электродинамика — одна из наиболее точных физических теорий, служащая фундаментом и образцом для всех современных теоретических построений в физике элементарных частиц.
Классическая электродинамика
Классическая электродинамика
| Классическая электродинамика | ||||||||||||
 | ||||||||||||
| 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 (вообще говоря, переменный) и его взаимодействие с электромагнитным полем (электрический ток может быть рассмотрен при этом как совокупность движущихся заряженных частиц). Любое электрическое и магнитное взаимодействие между заряженными телами рассматривается в современной физике как осуществляющееся через посредство электромагнитного поля, и, следовательно, также является предметом электродинамики.
Чаще всего под термином электродинамика по умолчанию понимается классическая (не затрагивающая квантовых эффектов) электродинамика; для обозначения современной квантовой теории электромагнитного поля и его взаимодействия с заряженными частицами обычно используется устойчивый термин квантовая электродинамика.
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 достаточно 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, хотя являющийся в принципе частным разделом электродинамики, но имеющий самостоятельное значение из-за сильного упрощения всех расчётов в этом случае.
Еще одним сходным 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 очень 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
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.
Законы электродинамики
Вы будете перенаправлены на Автор24
Электродинамика является основным разделом физики. В ней рассматриваются варианты применения магнетизма и электричества. Эти два направления основаны на законах, которые были открыты учеными в разное время. На сегодняшний день законы электродинамики применяются практически везде. Каждый день человек сталкивается с применением многих ее разделов. Например: транспорт, электрический ток, само электричество и много другого.
Рисунок 1. Электродинамика. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Электродинамика: понятие и предмет изучения
Электродинамика – это раздел физики, который изучает электромагнитное поле (временные поля, которые зависят от времени), а также его взаимодействие с теми телами, что имеют электрический заряд.
Предмет электродинамики включает в себя изучение:
Любое магнитное и электрическое взаимодействие между заряженными частицами изучается в физике как действие, которое осуществляется посредством электромагнитного поля, следовательно, также является предметом электродинамики.
Зачастую под термином «электродинамика» понимается именно классическая электродинамика, которая описывает непрерывные свойства электромагнитного поля при помощи системы уравнений Максвелла. Для того чтобы обозначить современную квантовую теорию электромагнитного поля, применяется термин «квантовая электродинамика».
Готовые работы на аналогичную тему
История возникновения электродинамики
Связь магнитных и электрических явлений впервые была доказана в ходе экспериментального открытия, которое осуществил Эрстед в 1820 году. Он высказал идею о порождении и взаимосвязи магнитных и электрических процессов в пространстве, но довольно не в ясной форме.
Майкл Фарадей в 1831 году в ходе эксперимента открыл закон электромагнитной индукции, который стал первым свидетельством динамической взаимосвязи магнитного и электрического поля. Применимо к этим полям он также разработал концептуальные основы физического поля и базовые теоретические представления, которые позволяют описывать физические поля. В 1832 году он также выявил существование электромагнитных волн.
Дж. К. Максвелл в 1864 году опубликовал впервые полную систему уравнений традиционной электродинамики, которая подробно описывала эволюцию электромагнитного поля, а также его взаимодействие с токами и зарядами. Он высказал предположение о том, что свет – это электромагнитная волна, то есть объект электродинамики.
Лоренц в 1895 году внес ощутимый вклад в развитие традиционной электродинамики, описав при этом взаимодействие электромагнитного поля с движущимися заряженными частицами. Благодаря этому он вывел преобразование Лоренца. Также он первым заметил, что электродинамические уравнения противоречат ньютоновской физике.
А. Эйнштейн в 1905 году опубликовал работу «К электродинамике движущихся тел». В ней он поведал специальную теорию относительности. Данная теория, в отличие от ньютоновской, находится в полном соответствии с традиционной электродинамикой, а также логически завершает ее построение, позволяя при этом сформулировать ее ковариантный вариант в пространстве Минковского через четвертый потенциал и тензор электромагнитного поля.
В середине XX столетия была создана квантовая электродинамика. Именно она является наиболее точной физической теорией, которая служит образцом и фундаментом для всех нынешних теоретических построений в физике элементарных частиц.
Рисунок 2. Законы электродинамики. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Основные законы электростатики
Электростатика – это раздел электродинамики, который изучает неподвижные электрические заряды. Электромагнитные силы играют очень значимую роль природе благодаря тому, что состоят они из электрически заряженных частиц. Между телами действие электромагнитных сил не обнаруживается, поскольку в обычном состоянии они нейтральны. Отрицательно и положительно заряженные частицы связываются между собой электрическими силами, образуя при этом нейтральные системы.
Основными законами электростатики являются следующие: