Էլեկտրամագնիսական դաշտ

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից

Էլեկտրամագնիսական դաշտ, մատերիայի ձև է, իրականացնում է լիցքավորված մասնիկների փոխազդեցությունը։ Էլեկտրամագնիսական դաշտի աղբյուրը դադարի կամ շարժման վիճակում գտնվող էլեկտրական լիցքերն են։ Անշարժ լիցքերի շուրջը գոյություն ունի ստատիկ էլեկտրական դաշտ, հավասարաչափ-ուղղագիծ շարժման դեպքում լրացուցիչ առաջանում է ստատիկ մագնիսական դաշտ, իսկ արագացումով շարժվելիս ստեղծվում է փոփոխական էլեկտրամագնիսական դաշտ, որի մի մասն անջատվում է լիցքերից և ճառագայթվում տարածության մեջ էլեկտրամագնիսական ալիքների ձևով։

Բնութագրերը[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Լարվածություններ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Էլեկտրամագնիսական դաշտը բնութագրվում է էլեկտրական դաշտի լարվածության և մագնիսական դաշտի լարվածության վեկտորներով, որոնց մեծությունն ու ուղղությունը, ընդհանուր առմամբ, տարածության տարբեր կետերում տարբեր է, ընդ որում՝ փոփոխական մագնիսական դաշտը սկզբնավորում է փոփոխական էլերկտրական դաշտ (էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի երևույթ)և հակառակը։ Էլեկտրական և մագնիսական դաշտերը կարելի է առանձին-առանձին դիտարկել միայն դանդաղ փոփոխվող էլեկտրամագնիսական դաշտի դեպքում, երբ դրանց փոխադարձ կապը էական չէ։ Պետք է նկատի ունենալ, սակայն, որ էլեկտրամագնիսական դաշտի բաժանումը երկու դաշտերի պայմանական է։

Պոտենցիալներ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

և կարելի է արտահայտել օժանդակ φ և մեծությունների՝ պոտենցիալների օգնությամբ։ Տրված և դաշտերի համար φ և պոտենցիալների ընդհանրությունը միարժեք չէ։ Այդ հանգամանքը թույլ է տալիս φ և ընտրել տվյալ խնդրի պահանջներին համապատասխան՝ նրանց վրա դնելով լրացուցիչ տրամաչափարկման պայման։

Էներգիայի խտություն[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Էլեկտրամագնիսական դաշտի էներիգիայի խտությունը վակուումում որոշվում է

բանաձևով, իսկ միավոր մակերեսի միջով (այդ մակերեսին ուղղահայաց ուղղությամբ) վայրկյանում անցնող էլեկտրամագնիսական էներգիայի հոսքը՝ Պոյնտինգի վեկտորով՝

(c-ն լույսի արագությունն է)։ Էլեկտրամագնիսական երկու (կամ մի քանի) դաշտերի վերադրման դեպքում էլեկտրական և մագնիսական դաշտի լարվածությունները գումարվում են՝

,

որտեղ բաղադրիչ դաշտերի լարվածություններն են։

Արդյունարար էլեկտրամագնիսական դաշտի էներգիայի խտությունը որոշելիս բաղադրիչ դաշտերի էներգիայի խտություններից բացի, պետք է հաշվի առնել նաև այդ դաշտերի փոխադարձ էներգիան։

Մաքսվելի հավասարումներ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Էլեկտրամագնիսական դաշտի և լարվածությունները լիցքերի տվյալ բաշխման դեպքում կարելի է գտնել Մաքսվելի հավասարումներից։ Այդ հավասարումներից հետևում է, որ էլեկտրամագնիսական դաշտը (էլեկտրամագնիսական ալիքները) վակուումում տարածվում է 3×108 մ/վ արագությամբ, որն անփոփոխ է մնում իներցիալ մի համակարգից մյուսին անցնելիս։ և վեկտորները իներցիալ մի համակարգից մյուսին անցնելիս ձևափոխվում են այնպես, ինչպես Eμν (μ,ν=0,1,2,3) քառաչափ թենզորի համապատասխան բաղադրիչները։ Այս հանգամանքն ապահովում է Մաքսվելի հավասարումների ինվարիանտությունը Լորենցի ձևափոխումների նկատմամբ։ Էլեկտրամագնիսական դաշտի տեսության կիրառումների զգալի մասը պահանջում է Մաքսվելի հավասարումների ձևակերպումը նյութական միջավայրի համար։ Այս դեպքում հավասարումների մեջ անհրաժեշտ է հաշվի առնել նաև միջավայրի լիցքերի և դրանց ստեղծած էլեկտրական հոսանքների համապատասխանաբար միջինացված արժեքները։

Դասական և քվանտային էլեկտրադինամիկա[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Էլեկտրամագնիսական դաշտի՝ Մաքսվելի հավասարումների վրա հիմնված տեսությունը՝ դասական էլեկտրադինամիկան, ընդգրկում է այնպիսի բնագավառներ, ինչպիսիք են ժամանակակից էլեկտրատեխնիկան և ռադիոտեխնիկան, ռադիոֆիզիկան, օպտիկան ևն։ Սակայն էլեկտրամագնիսական դաշտի դասական տեսությունը կիրառելի չէ շատ բարձր հաճախականության էլեկտրամագնիսական ալիքների համար։ Մասնավորապես, այդ տեսությունն անկարող եղավ բացատրել էլեկտրամագնիսական ալիքների կլանումը և ճառագայթումը, Քոմփթոնի էֆեկտը, էլեկտրոն-պոզիտրոն զույգի առաջացումը և մի շարք այլ երևույթներ, որոնք իրենց հիմնավորումը գտան դաշտի քվանտային տեսության շրջանակներում՝ քվանտային էլեկտրադինամիկայում, որտեղ լիցքավորված համակարգերի և վակուումի քվանտամեխանիկական նկարագրությանը զուգընթաց տրվում է էլեկտրամագնիսական դաշտի մասնիկային նկարագրությունը։ Այդ անցումը կատարվում է քվանտային եղանակով: Վերջինս նշանակում է, որ ω հաճախականությամբ էլեկտրամագնիսական դաշտին համապատասխանության մեջ է դրվում լույսի մասնիկների՝ ֆոտոնների մի համախումբ, որոնցից յուրաքանչյուրը շարժվում է c արագությամբ, ունի հանգստի զրոյական զանգված, էներգիա, hk շարժման քանակ (հՊլանկի հաստատունն է, k=c/ω )և 1-ի հավասար սպին: Էլեկտրամագնիսական դաշտի ինտենսիվությունը համապատասխանում է ֆոտոնների թվին։ Նյութական համակարգի և Էլեկտրամագնիսական դաշտի փոխազդեցությունը համարժեք է այդ համակարգի և ֆոտոնների փոխազդեցությանը։

էլեկտրամագնիսական դաշտի էներգետիկ հատկությունները

v ծավալի ներսում փակված էլեկտրամագնիսական դաշտի էներգիան չի կարող անփոփոխ մնալ: Դաշտի էներգիան ժամանակի ընթացքում փոփոխվում է որոշակի հործոնների ազդեցության տակ.

  • էլեկտրամագնիսական դաշտի էներգիայի մի մասի վերածումը էներգիայի այլ տեսակի, օրինակ, նյութի մասնիկների մեխանիկական էներգիայի, որ կապված է դրանց ջերմային շարժման հետ, որը հարուցված է հաղորդման հոսանքի ընթացքում:
  • արտաքին աղբյուրներ աշխատանքը, որը կաող է և՛ ավելացնել, և՛ նվազեցնել դաշտի էներգիան:
  • V ծավալի և նրան շրջափակող տարածության միջակայքի միջև կատարվող էներգիայի սպեցիֆիկ փոխանակում, որ բնորոշ է էլեկտրամագնիսական դաշտին և կոչվում է ճառագայթում:

Ճառագայթման գործընթացի ինտենսիվությունը էլեկտրադինամիկայում բնութագրում են՝ որոշելով տարածության ամեն կետում հատուկ վեկտորային մեծություն- Պոյնտինգի վեկտորը, նրա ֆիզիկական իմաստը այն է, որ Պոյնտինգի վեկտորի մոդուլն ու ուղղությունը բնութագրում են տարածության յուրաքանչյուր կետում ճաագայթման էներգիայի հոսքի մեծությունն ու ուղղություն: