Ո՞ր վիճակի համար է կարևոր դեր խաղում էլեկտրադինամիկան: Էլեկտրադինամիկա, բանաձևեր

ՍԱՀՄԱՆՈՒՄ

Էլեկտրամագնիսական դաշտերը և էլեկտրամագնիսական փոխազդեցությունները ուսումնասիրվում են ֆիզիկայի մի ճյուղի կողմից, որը կոչվում է. էլեկտրադինամիկա.

Դասական էլեկտրադինամիկան ուսումնասիրում և նկարագրում է էլեկտրամագնիսական դաշտերի հատկությունները։ Ուսումնասիրում է այն օրենքները, որոնցով էլեկտրամագնիսական դաշտերը փոխազդում են էլեկտրական լիցք ունեցող մարմինների հետ:

Էլեկտրադինամիկայի հիմնական հասկացությունները

Անշարժ միջավայրի էլեկտրադինամիկայի հիմքը Մաքսվելի հավասարումներն են։ Էլեկտրոդինամիկան գործում է այնպիսի հիմնական հասկացություններով, ինչպիսիք են էլեկտրամագնիսական դաշտը, էլեկտրական լիցքը, էլեկտրամագնիսական պոտենցիալը, Փոյնթինգ վեկտորը:

Էլեկտրամագնիսական դաշտը նյութի հատուկ տեսակ է, որն արտահայտվում է, երբ լիցքավորված մի մարմին փոխազդում է մյուսի հետ։ Հաճախ էլեկտրամագնիսական դաշտը դիտարկելիս առանձնանում են դրա բաղադրիչները՝ էլեկտրական դաշտ և մագնիսական դաշտ: Էլեկտրական դաշտը ստեղծում է էլեկտրական լիցք կամ փոփոխական մագնիսական դաշտ: Մագնիսական դաշտը առաջանում է լիցքի (լիցքավորված մարմին) շարժման ժամանակ և ժամանակի փոփոխվող էլեկտրական դաշտի առկայության դեպքում։

Էլեկտրամագնիսական պոտենցիալը ֆիզիկական մեծություն է, որը որոշում է էլեկտրամագնիսական դաշտի բաշխումը տարածության մեջ։

Էլեկտրոդինամիկան բաժանվում է. էլեկտրաստատիկ; մագնիսոստատիկա; շարունակականության էլեկտրադինամիկա; հարաբերական էլեկտրադինամիկա.

Poynting վեկտորը (Umov-Poynting վեկտոր) ֆիզիկական մեծություն է, որը էլեկտրամագնիսական դաշտի էներգիայի հոսքի խտության վեկտորն է։ Այս վեկտորի մեծությունը հավասար է էլեկտրամագնիսական էներգիայի տարածման ուղղությանը ուղղահայաց մակերեսի միավորի միջով մեկ միավոր ժամանակում փոխանցվող էներգիային։

Էլեկտրադինամիկան հիմք է հանդիսանում օպտիկայի (որպես գիտության ճյուղ) և ռադիոալիքների ֆիզիկայի ուսումնասիրության և զարգացման համար։ Գիտության այս ճյուղը ռադիոտեխնիկայի և էլեկտրատեխնիկայի հիմքն է:

Դասական էլեկտրադինամիկան, երբ նկարագրում է էլեկտրամագնիսական դաշտերի հատկությունները և դրանց փոխազդեցության սկզբունքները, օգտագործում է Մաքսվելի հավասարումների համակարգը (ինտեգրալ կամ դիֆերենցիալ ձևերով)՝ լրացնելով այն նյութական հավասարումների, սահմանային և սկզբնական պայմանների համակարգով։

Մաքսվելի կառուցվածքային հավասարումներ

Մաքսվելի հավասարումների համակարգը էլեկտրադինամիկայի մեջ ունի նույն նշանակությունը, ինչ Նյուտոնի օրենքները դասական մեխանիկայի մեջ։ Մաքսվելի հավասարումները ստացվել են բազմաթիվ փորձարարական տվյալների ընդհանրացման արդյունքում։ Առանձնացվում են Մաքսվելի կառուցվածքային հավասարումները՝ դրանք գրելով ինտեգրալ կամ դիֆերենցիալ ձևով, և նյութական հավասարումներ, որոնք վեկտորները կապում են նյութի էլեկտրական և մագնիսական հատկությունները բնութագրող պարամետրերով։

Մաքսվելի կառուցվածքային հավասարումները ինտեգրալ ձևով (SI համակարգում).

որտեղ է մագնիսական դաշտի ուժի վեկտորը; էլեկտրական հոսանքի խտության վեկտորն է. - էլեկտրական տեղաշարժի վեկտոր: Հավասարումը (1) արտացոլում է մագնիսական դաշտերի ստեղծման օրենքը: Մագնիսական դաշտ է առաջանում, երբ լիցքը շարժվում է (էլեկտրական հոսանք) կամ երբ փոխվում է էլեկտրական դաշտը։ Այս հավասարումը Բիոտ-Սավարտ-Լապլասի օրենքի ընդհանրացումն է։ Հավասարումը (1) կոչվում է մագնիսական դաշտի շրջանառության թեորեմ։

որտեղ է մագնիսական դաշտի ինդուկցիայի վեկտորը; - էլեկտրական դաշտի ուժի վեկտոր; L-ն փակ օղակ է, որի միջով շրջանառվում է էլեկտրական դաշտի ուժգնության վեկտորը: (2) հավասարման մեկ այլ անվանում էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի օրենքն է։ Արտահայտությունը (2) նշանակում է, որ պտտվող էլեկտրական դաշտը առաջանում է փոփոխվող մագնիսական դաշտի պատճառով:

որտեղ է էլեկտրական լիցքը; - լիցքավորման խտությունը. Հավասարումը (3) կոչվում է Օստրոգրադսկի-Գաուսի թեորեմ։ Էլեկտրական լիցքերը էլեկտրական դաշտի աղբյուր են, կան անվճար էլեկտրական լիցքեր:

Հավասարումը (4) ցույց է տալիս, որ մագնիսական դաշտը հորձանուտ է: Բնության մեջ մագնիսական լիցքեր չկան։

Մաքսվելի կառուցվածքային հավասարումները դիֆերենցիալ ձևով (SI համակարգ).

որտեղ է էլեկտրական դաշտի ուժի վեկտորը; - մագնիսական ինդուկցիայի վեկտոր:

որտեղ է մագնիսական դաշտի ուժի վեկտորը; - դիէլեկտրական տեղաշարժի վեկտոր; - ընթացիկ խտության վեկտոր:

որտեղ է էլեկտրական լիցքի բաշխման խտությունը:

Մաքսվելի կառուցվածքային հավասարումները դիֆերենցիալ ձևով որոշում են էլեկտրամագնիսական դաշտը տարածության ցանկացած կետում: Եթե ​​լիցքերը և հոսանքները տարածության մեջ անընդհատ բաշխվում են, ապա Մաքսվելի հավասարումների ինտեգրալ և դիֆերենցիալ ձևերը համարժեք են։ Այնուամենայնիվ, եթե կան անդադար մակերեսներ, ապա Մաքսվելի հավասարումները գրելու ինտեգրալ ձևն ավելի ընդհանուր է։

Մաքսվելի հավասարումների ինտեգրալ և դիֆերենցիալ ձևերի մաթեմատիկական համարժեքության հասնելու համար դիֆերենցիալ նշումը լրացվում է սահմանային պայմաններով։

Մաքսվելի հավասարումներից հետևում է, որ փոփոխական մագնիսական դաշտը առաջացնում է փոփոխական էլեկտրական դաշտ և հակառակը, այսինքն՝ այդ դաշտերը անբաժանելի են և կազմում են մեկ էլեկտրամագնիսական դաշտ։ Էլեկտրական դաշտի աղբյուրները կարող են լինել կամ էլեկտրական լիցքեր կամ ժամանակի փոփոխվող մագնիսական դաշտ: Մագնիսական դաշտերը գրգռվում են շարժվող էլեկտրական լիցքերի (հոսանքների) կամ փոփոխվող էլեկտրական դաշտերի միջոցով։ Մաքսվելի հավասարումները սիմետրիկ չեն էլեկտրական և մագնիսական դաշտերի նկատմամբ։ Դա տեղի է ունենում այն ​​պատճառով, որ գոյություն ունեն էլեկտրական լիցքեր, իսկ մագնիսական լիցքերը՝ ոչ:

Նյութական հավասարումներ

Մաքսվելի կառուցվածքային հավասարումների համակարգը լրացվում է նյութական հավասարումներով, որոնք արտացոլում են վեկտորների փոխհարաբերությունները նյութի էլեկտրական և մագնիսական հատկությունները բնութագրող պարամետրերի հետ։

որտեղ է հարաբերական դիէլեկտրական հաստատունը, հարաբերական մագնիսական թափանցելիությունն է, հատուկ էլեկտրական հաղորդունակությունը, էլեկտրական հաստատունն է, մագնիսական հաստատունն է: Միջոցն այս դեպքում համարվում է իզոտրոպ, ոչ ֆերոմագնիսական, ոչ ֆերոէլեկտրական։

Խնդիրների լուծման օրինակներ

ՕՐԻՆԱԿ 1

Զորավարժություններ

Մաքսվելի հավասարումների համակարգից ստացեք շարունակականության հավասարման դիֆերենցիալ ձևը:

Լուծում

Որպես խնդրի լուծման հիմք՝ օգտագործում ենք հավասարումը. որտեղ է կամայական մակերեսի տարածքը, որի վրա հենվում է փակ եզրագիծը L: (1.1)-ից ունենք. Դիտարկենք անսահման փոքր ուրվագիծ, ապա Քանի որ մակերեսը փակ է, արտահայտությունը (1.2) կարող է վերագրվել հետևյալ կերպ. Եկեք մեկ այլ Մաքսվելի հավասարում գրենք. Տարբերակենք (1.5) հավասարումը ժամանակի նկատմամբ, ունենք. Հաշվի առնելով (1.4) արտահայտությունը՝ (1.5) հավասարումը կարող է ներկայացվել հետևյալ կերպ. Մենք ստացել ենք շարունակականության հավասարումը (1.5) ինտեգրալ ձևով։ Շարունակականության հավասարման դիֆերենցիալ ձևին անցնելու համար գնանք սահմանին. Մենք ստացել ենք շարունակականության հավասարումը դիֆերենցիալ ձևով.

ԷԼԵԿՏՐՈԴԻՆԱՄԻԿԱՅԻ ՀԻՄՈՒՆՔՆԵՐ. ԷԼԵԿՏՐՈՍՏԱՏԻԿԱ

ԷԼԵԿՏՐՈԴԻՆԱՄԻԿԱՅԻ ՀԻՄՈՒՆՔՆԵՐ

Էլեկտրադինամիկա- էլեկտրամագնիսական դաշտի հատկությունների գիտություն.

Էլեկտրամագնիսական դաշտ- որոշվում է լիցքավորված մասնիկների շարժումով և փոխազդեցությամբ:

Էլեկտրական/մագնիսական դաշտի դրսևորում- սա էլեկտրական/մագնիսական ուժերի գործողությունն է.
1) շփման ուժեր և առաձգական ուժեր մակրոկոսմում.
2) միկրոտիեզերքում էլեկտրական/մագնիսական ուժերի ազդեցությունը (ատոմի կառուցվածքը, ատոմների միացումը մոլեկուլների.
տարրական մասնիկների փոխակերպում)

Էլեկտրական/մագնիսական դաշտի հայտնաբերում- Ջ.Մաքսվել:

ԷԼԵԿՏՐՈՍՏԱՏԻԿԱ

Էլեկտրադինամիկայի ճյուղը ուսումնասիրում է էլեկտրական լիցքավորված մարմինները հանգիստ վիճակում։

Տարրական մասնիկներկարող է ունենալ էլ լիցքավորում, ապա դրանք կոչվում են լիցքավորված;
- փոխազդում են միմյանց հետ ուժերով, որոնք կախված են մասնիկների միջև հեռավորությունից,
բայց շատ անգամ գերազանցում են փոխադարձ ձգողականության ուժերը (այս փոխազդեցությունը կոչվում է
էլեկտրամագնիսական):

Էլ գանձել- ֆիզիկական արժեքը որոշում է էլեկտրական/մագնիսական փոխազդեցությունների ինտենսիվությունը:
Էլեկտրական լիցքերի 2 նշան կա՝ դրական և բացասական։
Նման լիցքերով մասնիկները վանում են, իսկ տարբեր լիցքերով մասնիկները ձգում են:
Պրոտոնն ունի դրական լիցք, էլեկտրոնը՝ բացասական, իսկ նեյտրոնը էլեկտրականորեն չեզոք է։

Տարրական լիցքավորում- նվազագույն գանձում, որը հնարավոր չէ բաժանել:
Ինչպե՞ս բացատրել էլեկտրամագնիսական ուժերի առկայությունը բնության մեջ:
- Բոլոր մարմինները պարունակում են լիցքավորված մասնիկներ:
Մարմնի նորմալ վիճակում էլ. չեզոք (քանի որ ատոմը չեզոք է), և էլեկտրական/մագնիսական։ լիազորությունները չեն դրսևորվում.

Մարմինը լիցքավորված է, եթե այն ունի որևէ նշանի գանձման ավելցուկ.
բացասական լիցքավորված - եթե կա էլեկտրոնների ավելցուկ;
դրական լիցքավորված - եթե էլեկտրոնների պակաս կա:

Մարմինների էլեկտրաֆիկացում- սա լիցքավորված մարմիններ ստանալու եղանակներից մեկն է, օրինակ, շփման միջոցով):
Այս դեպքում երկու մարմիններն էլ լիցքավորված են, և լիցքերը նշանով հակառակ են, բայց մեծությամբ հավասար։

Էլեկտրական լիցքի պահպանման օրենքը.

Փակ համակարգում բոլոր մասնիկների լիցքերի հանրահաշվական գումարը մնում է անփոփոխ։
(... բայց ոչ լիցքավորված մասնիկների թիվը, քանի որ կան տարրական մասնիկների փոխակերպումներ)։

Փակ համակարգ

Մասնիկների համակարգ, որի մեջ լիցքավորված մասնիկները դրսից չեն մտնում և դուրս չեն գալիս։

Կուլոնի օրենքը

Էլեկտրաստատիկայի հիմնական օրենքը.

Երկու կետային լիցքավորված մարմինների փոխազդեցության ուժը վակուումում ուղիղ համեմատական ​​է
լիցքավորման մոդուլների արտադրյալը և հակադարձ համեմատական ​​է նրանց միջև հեռավորության քառակուսու հետ:

Երբ մարմինները համարվում են կետային մարմիններ? - եթե նրանց միջև հեռավորությունը մի քանի անգամ ավելի մեծ է, քան մարմինների չափերը.
Եթե ​​երկու մարմին ունեն էլեկտրական լիցքեր, ապա դրանք փոխազդում են Կուլոնի օրենքի համաձայն։

Էլեկտրական լիցքի միավոր
1 C-ը հաղորդիչի խաչմերուկով 1 Ա հոսանքի ժամանակ 1 վայրկյանում անցնող լիցքն է։
1 C-ը շատ մեծ լիցք է:
Տարրական լիցք.

ԷԼԵԿՏՐԱԿԱՆ ԴԱՇՏ

Շուրջը էլեկտրական լիցք կա՝ նյութապես։
Էլեկտրական դաշտի հիմնական հատկությունը՝ ուժի ազդեցությունը դրա մեջ մտցված էլեկտրական լիցքի վրա։

Էլեկտրաստատիկ դաշտ- անշարժ էլեկտրական լիցքի դաշտը ժամանակի հետ չի փոխվում:

Էլեկտրական դաշտի ուժը.- էլ.-ի քանակական բնութագրերը. դաշտերը.
այն ուժի հարաբերությունն է, որով դաշտը գործում է ներմուծված կետային լիցքի վրա այս լիցքի մեծությանը:
- կախված չէ ներդրված լիցքի մեծությունից, այլ բնութագրում է էլեկտրական դաշտը:

Լարվածության վեկտորի ուղղությունը
համընկնում է դրական լիցքի վրա ազդող ուժի վեկտորի ուղղության հետ և հակառակ բացասական լիցքի վրա ազդող ուժի ուղղությանը։

Կետային լիցքավորման դաշտի ուժը.

որտեղ q0-ը էլեկտրական դաշտը ստեղծող լիցքն է:
Դաշտի ցանկացած կետում ինտենսիվությունը միշտ ուղղված է այս կետը և q0-ը միացնող ուղիղ գծի երկայնքով:

ԷԼԵԿՏՐԱԿԱՆ ԿԱՐՈՂՈՒԹՅՈՒՆ

Բնութագրում է երկու հաղորդիչների՝ էլեկտրական լիցք կուտակելու ունակությունը։
- կախված չէ q-ից և U-ից:
- կախված է հաղորդիչների երկրաչափական չափերից, դրանց ձևից, հարաբերական դիրքից, հաղորդիչների միջև եղած միջավայրի էլեկտրական հատկություններից:

SI միավորներ. (F - farad)

Կոնդենսատորներ

Էլեկտրական սարք, որը պահում է լիցքը
(երկու հաղորդիչ, որոնք բաժանված են դիէլեկտրական շերտով):

Որտեղ d-ը շատ ավելի փոքր է, քան հաղորդիչի չափսերը:

Նշում էլեկտրական դիագրամների վրա.

Ամբողջ էլեկտրական դաշտը կենտրոնացած է կոնդենսատորի ներսում։
Կոնդենսատորի լիցքը կոնդենսատորի թիթեղներից մեկի լիցքի բացարձակ արժեքն է:

Կոնդենսատորների տեսակները.
1. ըստ դիէլեկտրիկի տեսակի՝ օդային, միկա, կերամիկական, էլեկտրոլիտիկ
2. ըստ թիթեղների ձեւի՝ հարթ, գնդաձեւ։
3. ըստ հզորության՝ հաստատուն, փոփոխական (կարգավորելի):

Հարթ կոնդենսատորի էլեկտրական հզորություն

որտեղ S-ը կոնդենսատորի ափսեի (ծածկման) տարածքն է
դ - ափսեների միջև հեռավորությունը
eo - էլեկտրական հաստատուն
e - դիէլեկտրիկի դիէլեկտրական հաստատուն

Ներառյալ կոնդենսատորները էլեկտրական միացումում

զուգահեռ

հաջորդական

Այնուհետև ընդհանուր էլեկտրական հզորությունը (C):

երբ զուգահեռ միացված է

.

երբ միացված է սերիական

DC AC ՄԻԱՑՈՒՄՆԵՐ

Էլեկտրականություն- լիցքավորված մասնիկների (ազատ էլեկտրոնների կամ իոնների) պատվիրված շարժում:
Այս դեպքում էլեկտրաէներգիան փոխանցվում է դիրիժորի խաչմերուկով: լիցք (լիցքավորված մասնիկների ջերմային շարժման ընթացքում ընդհանուր փոխանցված էլեկտրական լիցքը = 0, քանի որ դրական և բացասական լիցքերը փոխհատուցվում են):

Էլփոստի ուղղություն ընթացիկ- պայմանականորեն ընդունված է դիտարկել դրական լիցքավորված մասնիկների շարժման ուղղությունը (+-ից -):

Էլփոստի գործողություններ ընթացիկ (դիրիժորի մեջ).

հոսանքի ջերմային ազդեցություն- հաղորդիչի ջեռուցում (բացառությամբ գերհաղորդիչների);

հոսանքի քիմիական ազդեցություն -հայտնվում է միայն էլեկտրոլիտներում էլեկտրոլիտը կազմող նյութերն ազատվում են էլեկտրոդների վրա.

հոսանքի մագնիսական ազդեցություն(հիմնական) - դիտվում է բոլոր հաղորդիչներում (մագնիսական ասեղի շեղում հոսանք ունեցող հաղորդիչի մոտ և հոսանքի ուժի ազդեցությունը հարակից հաղորդիչների վրա մագնիսական դաշտի միջոցով):

ՕՀՄ-ի ՕՐԵՆՔԸ ՇՐՋԱՆԱՅԻՆ ԲԱԺԻՆԻ ՀԱՄԱՐ

որտեղ R-ը շղթայի հատվածի դիմադրությունն է: (դիրիժորն ինքնին նույնպես կարելի է համարել շղթայի հատված):

Յուրաքանչյուր դիրիժոր ունի իր հատուկ ընթացիկ-լարման բնութագիրը:

ԴԻՄԱԿԱՆՈՒԹՅՈՒՆ

Հաղորդավարի հիմնական էլեկտրական բնութագրերը.
- ըստ Օհմի օրենքի, այս արժեքը հաստատուն է տվյալ հաղորդիչի համար:

1 Օմ-ն իր ծայրերում պոտենցիալ տարբերությամբ հաղորդիչի դիմադրությունն է
1 Վ լարման վրա, և դրա մեջ ընթացիկ ուժը 1 Ա է:

Դիմադրությունը կախված է միայն հաղորդիչի հատկություններից.

որտեղ S-ը հաղորդիչի լայնական հատվածն է, l-ը հաղորդիչի երկարությունն է,
ro - հաղորդիչ նյութի հատկությունները բնութագրող դիմադրողականություն:

ԷԼԵԿՏՐԱԿԱՆ ՍԿՐՄԱՆՆԵՐ

Դրանք բաղկացած են աղբյուրից, էլեկտրական հոսանքի սպառողից, լարերից և անջատիչից։

ԴԻՐԻԺՈՐՆԵՐԻ ՍԵՐԻԱ ՄԻԱՑՈՒՄ

I - ընթացիկ ուժը միացումում
U - լարումը շղթայի հատվածի ծայրերում

Հաղորդավարների ԶՈՒԳԱՀԱԼ ՄԻԱՑՈՒՄ

I - ընթացիկ ուժը շղթայի չճյուղավորված հատվածում
U - լարումը շղթայի հատվածի ծայրերում
R - շղթայի հատվածի ընդհանուր դիմադրություն

Հիշեք, թե ինչպես են միացված չափիչ գործիքները.

Ամպերաչափ - սերիական միացված է դիրիժորի հետ, որում չափվում է հոսանքը:

Վոլտմետր - միացված է հաղորդիչին զուգահեռ, որի վրա չափվում է լարումը:

DC ՕՊԵՐԱՑԻԱ

Ընթացիկ աշխատանք- սա էլեկտրական դաշտի աշխատանքն է հաղորդիչի երկայնքով էլեկտրական լիցքեր փոխանցելու համար.

Շղթայի մի հատվածի վրա հոսանքի կատարած աշխատանքը հավասար է հոսանքի, լարման և ժամանակի արտադրյալին, որի ընթացքում կատարվել է աշխատանքը:

Օգտագործելով Օհմի օրենքի բանաձևը շղթայի մի հատվածի համար, կարող եք գրել հոսանքի աշխատանքը հաշվարկելու բանաձևի մի քանի տարբերակ.

Ըստ էներգիայի պահպանման օրենքի.

Աշխատանքը հավասար է շղթայի մի հատվածի էներգիայի փոփոխությանը, ուստի հաղորդիչի կողմից թողարկված էներգիան հավասար է հոսանքի աշխատանքին։

SI համակարգում.

ՋՈԼ-ԼԵՆՑ ՕՐԵՆՔ

Երբ հոսանքն անցնում է հաղորդիչով, հաղորդիչը տաքանում է, և ջերմափոխանակությունը տեղի է ունենում շրջակա միջավայրի հետ, այսինքն. հաղորդիչը ջերմություն է հաղորդում իրեն շրջապատող մարմիններին:

Ընթացիկ հաղորդիչի կողմից շրջակա միջավայր արտանետվող ջերմության քանակը հավասար է հոսանքի ուժի քառակուսու արտադրյալին, հաղորդիչի դիմադրությանը և հոսանքի հաղորդիչով անցնելու ժամանակին:

Համաձայն էներգիայի պահպանման օրենքի՝ հաղորդիչի կողմից թողարկված ջերմության քանակը թվայինորեն հավասար է հաղորդիչի միջով միևնույն ժամանակ անցնող հոսանքի կատարած աշխատանքին։

SI համակարգում.

[Q] = 1 Ջ

DC POWER

t ժամանակի ընթացքում հոսանքի կատարած աշխատանքի հարաբերակցությունը այս ժամանակային միջակայքին:

SI համակարգում.

Գերհաղորդականության երևույթը

Ցածր ջերմաստիճանի գերհաղորդականության հայտնաբերում.
1911 թ - հոլանդացի գիտնական Կամերլինգ - Օննես
նկատվում է չափազանց ցածր ջերմաստիճաններում (25 K-ից ցածր) շատ մետաղների և համաձուլվածքների մեջ.
Նման ջերմաստիճաններում այդ նյութերի դիմադրողականությունը դառնում է անհետացող փոքր:

1957 թվականին տրվեց գերհաղորդականության երևույթի տեսական բացատրությունը.
Կուպեր (ԱՄՆ), Բոգոլյուբով (ԽՍՀՄ)

1957 թ Քոլլինսի փորձը. հոսանքը փակ շղթայում առանց հոսանքի աղբյուրի չի դադարել 2,5 տարի:

1986 թվականին հայտնաբերվեց բարձր ջերմաստիճանի գերհաղորդականություն (100 K-ում) (մետաղակերամիկայի համար)։

Գերհաղորդականության հասնելու դժվարությունը.
- նյութի ուժեղ սառեցման անհրաժեշտությունը

Կիրառման տարածք.
- ուժեղ մագնիսական դաշտերի ստացում;
- արագացուցիչներում և գեներատորներում գերհաղորդիչ ոլորունով հզոր էլեկտրամագնիսներ:

Ներկայումս էներգետիկայի ոլորտում կա մեծ խնդիր
- էլեկտրաէներգիայի մեծ կորուստներ փոխանցման ընթացքումնրան մետաղալարով:

Հնարավոր լուծումԽնդիրներ:
գերհաղորդականությամբ, հաղորդիչների դիմադրությունը մոտավորապես 0 է
իսկ էներգիայի կորուստները կտրուկ կրճատվում են։

Ամենաբարձր գերհաղորդիչ ջերմաստիճան ունեցող նյութ
1988 թվականին ԱՄՆ-ում –148°C ջերմաստիճանում ստացվել է գերհաղորդականության ֆենոմենը։ Հաղորդավարը թալիումի, կալցիումի, բարիումի և պղնձի օքսիդների խառնուրդ էր՝ Tl2Ca2Ba2Cu3Ox:

Կիսահաղորդիչ -

Նյութ, որի դիմադրողականությունը կարող է տարբեր լինել լայն տիրույթում և շատ արագ նվազում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ, ինչը նշանակում է, որ էլեկտրական հաղորդունակությունը (1/R) մեծանում է։
- դիտվում է սիլիցիումի, գերմանիումի, սելենիում և որոշ միացությունների մեջ:

Անցկացման մեխանիզմկիսահաղորդիչների մեջ

Կիսահաղորդչային բյուրեղներն ունեն ատոմային բյուրեղային ցանց, որտեղ արտաքին էլեկտրոնները կապված են հարևան ատոմների հետ կովալենտային կապերով:
Ցածր ջերմաստիճանի դեպքում մաքուր կիսահաղորդիչները չունեն ազատ էլեկտրոններ և իրենց պահում են որպես մեկուսիչ:

ԷԼԵԿՏՐԱԿԱՆ ՀՈՍԱՆՔ ՎԱԿՈՒՈՒՄՈՒՄ

Ի՞նչ է վակուումը:
- սա գազի հազվադեպացման աստիճանն է, որի դեպքում մոլեկուլների բախումներ գործնականում չկան.

Էլեկտրական հոսանքը հնարավոր չէ, քանի որ իոնացված մոլեկուլների հնարավոր քանակը չի կարող ապահովել էլեկտրական հաղորդունակություն.
- հնարավոր է էլեկտրական հոսանք ստեղծել վակուումում, եթե օգտագործում եք լիցքավորված մասնիկների աղբյուր.
- լիցքավորված մասնիկների աղբյուրի գործողությունը կարող է հիմնված լինել ջերմային արտանետման երևույթի վրա:

Թերմիոնային արտանետում

- սա պինդ կամ հեղուկ մարմինների կողմից էլեկտրոնների արտանետումն է, երբ դրանք տաքացվում են տաք մետաղի տեսանելի փայլին համապատասխանող ջերմաստիճանում:
Ջեռուցվող մետաղական էլեկտրոդը անընդհատ էլեկտրոններ է արտանետում՝ իր շուրջը ձևավորելով էլեկտրոնային ամպ։
Հավասարակշռված վիճակում էլեկտրոդներից հեռացած էլեկտրոնների թիվը հավասար է նրան վերադարձած էլեկտրոնների թվին (քանի որ էլեկտրոդը դրական լիցքավորված է դառնում, երբ էլեկտրոնները կորչում են):
Որքան բարձր է մետաղի ջերմաստիճանը, այնքան բարձր է էլեկտրոնային ամպի խտությունը։

Վակուումային դիոդ

Վակուումի մեջ էլեկտրական հոսանքը հնարավոր է վակուումային խողովակներում:
Վակուումային խողովակը սարք է, որն օգտագործում է ջերմային արտանետման ֆենոմենը։

Վակուումային դիոդը երկու էլեկտրոդից բաղկացած (A - անոդ և K - կաթոդ) էլեկտրոնային խողովակ է:
Ապակե տարայի ներսում շատ ցածր ճնշում է ստեղծվում

H - թելիկ, որը տեղադրված է կաթոդի ներսում այն ​​տաքացնելու համար: Ջեռուցվող կաթոդի մակերեսը էլեկտրոններ է արտանետում։ Եթե ​​անոդը միացված է ընթացիկ աղբյուրի +-ին, իսկ կաթոդը միացված է -ին, ապա շղթան հոսում է.
մշտական ​​ջերմային հոսանք. Վակուումային դիոդն ունի միակողմանի հաղորդունակություն:
Նրանք. Անոդում հոսանքը հնարավոր է, եթե անոդի ներուժը ավելի բարձր է, քան կաթոդի ներուժը: Այս դեպքում էլեկտրոնային ամպի էլեկտրոնները ձգվում են դեպի անոդ՝ ստեղծելով էլեկտրական հոսանք վակուումում։

Վակուումային դիոդի հոսանք-լարման բնութագրիչ:

Անոդի ցածր լարման դեպքում կաթոդի արտանետվող ոչ բոլոր էլեկտրոններն են հասնում անոդին, իսկ էլեկտրական հոսանքը փոքր է։ Բարձր լարման դեպքում հոսանքը հասնում է հագեցվածության, այսինքն. առավելագույն արժեքը.
Փոփոխական հոսանքը ուղղելու համար օգտագործվում է վակուումային դիոդ:

Հոսանք դիոդային ուղղիչի մուտքի մոտ.

Ուղղիչի ելքային հոսանքը.

Էլեկտրոնային ճառագայթներ

Սա արագ թռչող էլեկտրոնների հոսք է վակուումային խողովակներում և գազի արտանետման սարքերում:

Էլեկտրոնային ճառագայթների հատկությունները.

Շեղումներ էլեկտրական դաշտերում;
- շեղվել մագնիսական դաշտերում Լորենցի ուժի ազդեցության տակ.
- երբ նյութին հարվածող ճառագայթը դանդաղում է, հայտնվում է ռենտգենյան ճառագայթում.
- առաջացնում է որոշ պինդ մարմինների և հեղուկների (լյումինոֆորներ) փայլ (լյումինեսցենցիա).
- շփվելով նյութը տաքացնել:

Կաթոդային ճառագայթների խողովակ (CRT)

Օգտագործվում են ջերմային արտանետումների երևույթները և էլեկտրոնային ճառագայթների հատկությունները։

CRT-ն բաղկացած է էլեկտրոնային ատրճանակից, հորիզոնական և ուղղահայաց շեղիչներից
էլեկտրոդի թիթեղներ և էկրան:
Էլեկտրոնային ատրճանակում տաքացվող կաթոդով արտանետվող էլեկտրոնները անցնում են հսկիչ ցանցի էլեկտրոդով և արագանում են անոդներով: Էլեկտրոնային ատրճանակը կենտրոնացնում է էլեկտրոնային ճառագայթը մի կետի մեջ և փոխում է էկրանի լույսի պայծառությունը: Շեղվող հորիզոնական և ուղղահայաց թիթեղները թույլ են տալիս էկրանի վրա էլեկտրոնային ճառագայթը տեղափոխել էկրանի ցանկացած կետ: Խողովակի էկրանը պատված է ֆոսֆորով, որը սկսում է փայլել, երբ ռմբակոծվում է էլեկտրոններով:

Գոյություն ունեն երկու տեսակի խողովակներ.

1) էլեկտրոնային փնջի էլեկտրաստատիկ կառավարմամբ (էլեկտրական փնջի շեղումը միայն էլեկտրական դաշտով).
2) էլեկտրամագնիսական կառավարմամբ (ավելացված են մագնիսական շեղման պարույրներ).

CRT-ի հիմնական կիրառությունները.

պատկերային խողովակներ հեռուստատեսային սարքավորումներում;
համակարգչային էկրաններ;
էլեկտրոնային օսցիլոսկոպները չափման տեխնոլոգիայի մեջ.

ԷԼԵԿՏՐԱԿԱՆ ՀՈՍԱՆՔ ԳԱԶԵՐՈՒՄ

Նորմալ պայմաններում գազը դիէլեկտրիկ է, այսինքն. այն բաղկացած է չեզոք ատոմներից և մոլեկուլներից և չի պարունակում էլեկտրական հոսանքի ազատ կրիչներ։
Հաղորդավար գազը իոնացված գազ է։ Իոնացված գազն ունի էլեկտրոն-իոնային հաղորդունակություն։

Օդը դիէլեկտրիկ է էլեկտրահաղորդման գծերի, օդային կոնդենսատորների և կոնտակտային անջատիչների մեջ:

Օդը հաղորդիչ է, երբ կայծակ է առաջանում, էլեկտրական կայծ է առաջանում կամ երբ առաջանում է եռակցման աղեղ:

Գազի իոնացում

Դա չեզոք ատոմների կամ մոլեկուլների տրոհումն է դրական իոնների և էլեկտրոնների՝ ատոմներից էլեկտրոններ հեռացնելու միջոցով։ Իոնացումը տեղի է ունենում, երբ գազը տաքացվում է կամ ենթարկվում ճառագայթման (ուլտրամանուշակագույն, ռենտգենյան ճառագայթներ, ռադիոակտիվ) և բացատրվում է ատոմների և մոլեկուլների քայքայմամբ բարձր արագությամբ բախումների ժամանակ։

Գազի արտանետում

Սա էլեկտրական հոսանք է իոնացված գազերում:
Լիցքի կրիչները դրական իոններ և էլեկտրոններ են։ Գազի արտանետումը նկատվում է գազի արտանետման խողովակներում (լամպերում), երբ ենթարկվում է էլեկտրական կամ մագնիսական դաշտի:

Լիցքավորված մասնիկների վերահամակցում

- գազը դադարում է հաղորդիչ լինել, եթե իոնացումը դադարում է, դա տեղի է ունենում վերահամակցման արդյունքում (հակառակ լիցքավորված մասնիկների վերամիավորում):

Գոյություն ունի ինքնակառավարվող և ոչ ինքնակառավարվող գազի արտանետում։

Ոչ ինքնակառավարվող գազի արտանետում

Եթե ​​իոնիզատորի գործողությունը դադարեցվի, ապա լիցքաթափումը նույնպես կդադարի:

Երբ արտանետումը հասնում է հագեցվածության, գրաֆիկը դառնում է հորիզոնական: Այստեղ գազի էլեկտրական հաղորդունակությունը պայմանավորված է միայն իոնատորի գործողությամբ։

Ինքնապահպանվող գազի արտանետում

Այս դեպքում գազի արտանետումը շարունակվում է նույնիսկ արտաքին իոնիզատորի դադարեցումից հետո՝ ազդեցության իոնացման արդյունքում առաջացած իոնների և էլեկտրոնների պատճառով (= էլեկտրական ցնցումների իոնացում); տեղի է ունենում, երբ էլեկտրոդների միջև պոտենցիալ տարբերությունը մեծանում է (էլեկտրոնային ավալանշ է առաջանում):
Ոչ ինքնակառավարվող գազի արտանետումը կարող է վերածվել ինքնուրույն գազի արտանետման, երբ Ua = Միացում:

Գազի էլեկտրական քայքայումը

Ոչ ինքնասպասվող գազի արտանետման ինքնակայունի անցման գործընթացը:

Տեղի է ունենում ինքնուրույն գազի արտանետում 4 տեսակ.

1. մխացող - ցածր ճնշումների դեպքում (մինչև մի քանի մմ Hg) - նկատվում է գազալուսային խողովակներում և գազային լազերներում:
2. կայծ - նորմալ ճնշման և էլեկտրական դաշտի բարձր ուժի դեպքում (կայծակ - ընթացիկ ուժը մինչև հարյուր հազար ամպեր):
3. պսակ - նորմալ ճնշման դեպքում ոչ միատեսակ էլեկտրական դաշտում (գագաթին):
4. աղեղ - հոսանքի բարձր խտություն, ցածր լարում էլեկտրոդների միջև (գազի ջերմաստիճանը աղեղային ալիքում -5000-6000 աստիճան Ցելսիուս); դիտվում է լուսարձակների և պրոյեկցիոն ֆիլմերի սարքավորումներում:

Այս արտանետումները նկատվում են.

մխացող - լյումինեսցենտային լամպերի մեջ;
կայծ - կայծակի մեջ;
կորոնա - էլեկտրական տեղումներ, էներգիայի արտահոսքի ժամանակ;
աղեղ - եռակցման ժամանակ, սնդիկի լամպերի մեջ:

Պլազմա

Սա իոնացման բարձր աստիճան ունեցող նյութի չորրորդ ագրեգացման վիճակն է՝ բարձր ջերմաստիճանում բարձր արագությամբ մոլեկուլների բախման պատճառով. հայտնաբերված բնության մեջ՝ իոնոսֆերա - թույլ իոնացված պլազմա, Արև - լիովին իոնացված պլազմա; արհեստական ​​պլազմա - գազային լամպերի մեջ:

Պլազման կարող է լինել.

Ցածր ջերմաստիճան - 100,000K-ից ցածր ջերմաստիճանում;
բարձր ջերմաստիճան - 100,000K-ից բարձր ջերմաստիճանում:

Պլազմայի հիմնական հատկությունները.

Բարձր էլեկտրական հաղորդունակություն
- ուժեղ փոխազդեցություն արտաքին էլեկտրական և մագնիսական դաշտերի հետ:

Ջերմաստիճանի վրա

Ցանկացած նյութ գտնվում է պլազմային վիճակում։

Հետաքրքիր է, որ Տիեզերքի նյութի 99%-ը պլազմա է

ԹԵՍՏԱՅԻՆ ՀԱՐՑԵՐ ԹԵՍՏԱՐԿՄԱՆ ՀԱՄԱՐ

Պլան:

Ներածություն

• 1 Հիմնական հասկացություններ
• 2 Հիմնական հավասարումներ
• 3 Էլեկտրադինամիկայի բովանդակությունը
• 4 Էլեկտրադինամիկայի բաժիններ
• 5 Դիմումի արժեքը
• 6 Պատմություն

Ներածություն

Էլեկտրադինամիկա- ֆիզիկայի ճյուղ, որն ուսումնասիրում է էլեկտրամագնիսական դաշտը ամենաընդհանուր դեպքում (այսինքն՝ դիտարկվում են ժամանակից կախված փոփոխական դաշտերը) և դրա փոխազդեցությունը էլեկտրական լիցք ունեցող մարմինների հետ (էլեկտրամագնիսական փոխազդեցություն): Էլեկտրադինամիկայի առարկան ներառում է էլեկտրական և մագնիսական երևույթների, էլեկտրամագնիսական ճառագայթման (տարբեր պայմաններում, ինչպես ազատ, այնպես էլ նյութի հետ փոխազդեցության տարբեր դեպքերում), էլեկտրական հոսանքի (ընդհանուր առմամբ, փոփոխական) կապը և էլեկտրամագնիսական դաշտի հետ փոխազդեցությունը (էլեկտրական հոսանք): կարելի է դիտարկել, երբ սա նման է շարժվող լիցքավորված մասնիկների հավաքածուի): Լիցքավորված մարմինների միջև ցանկացած էլեկտրական և մագնիսական փոխազդեցություն համարվում է ժամանակակից ֆիզիկայում որպես էլեկտրամագնիսական դաշտի միջոցով տեղի ունեցող և, հետևաբար, նաև էլեկտրադինամիկայի առարկա:

Առավել հաճախ տերմինի տակ էլեկտրադինամիկալռելյայն հասկացվում է դասական (չազդելով քվանտային էֆեկտների վրա) էլեկտրադինամիկան. Էլեկտրամագնիսական դաշտի ժամանակակից քվանտային տեսությունը և լիցքավորված մասնիկների հետ դրա փոխազդեցությունը նշելու համար սովորաբար օգտագործվում է կայուն քվանտային էլեկտրադինամիկա տերմինը։

1. Հիմնական հասկացություններ

Էլեկտրադինամիկայի մեջ օգտագործվող հիմնական հասկացությունները ներառում են.

• Էլեկտրամագնիսական դաշտը էլեկտրադինամիկայի ուսումնասիրության հիմնական առարկան է՝ նյութի տեսակ, որն արտահայտվում է լիցքավորված մարմինների հետ փոխազդեցության ժամանակ։ Պատմականորեն բաժանված է երկու ոլորտների.
  • Էլեկտրական դաշտ - ստեղծված ցանկացած լիցքավորված մարմնի կամ փոփոխվող մագնիսական դաշտի կողմից, ազդում է ցանկացած լիցքավորված մարմնի վրա:
  • Մագնիսական դաշտ - ստեղծված լիցքավորված մարմինների շարժման, սպինով լիցքավորված մարմինների և էլեկտրական դաշտերի փոփոխման արդյունքում, ազդում է շարժվող լիցքերի և սպինով լիցքավորված մարմինների վրա:
• Էլեկտրական լիցքը մարմինների հատկությունն է, որը թույլ է տալիս նրանց ստեղծել էլեկտրամագնիսական դաշտեր, ինչպես նաև փոխազդել այդ դաշտերի հետ։
• Էլեկտրամագնիսական պոտենցիալը 4 վեկտորանոց ֆիզիկական մեծություն է, որն ամբողջությամբ որոշում է էլեկտրամագնիսական դաշտի բաշխումը տիեզերքում։ Ընդգծում.
  • Էլեկտրաստատիկ պոտենցիալ - 4-վեկտորի ժամանակային բաղադրիչ
  • Վեկտորային պոտենցիալը եռաչափ վեկտոր է, որը ձևավորվում է 4 վեկտորի մնացած բաղադրիչներից:
• Poynting վեկտորը վեկտորային ֆիզիկական մեծություն է, որն ունի էլեկտրամագնիսական դաշտի էներգիայի հոսքի խտության նշանակությունը։

2. Հիմնական հավասարումներ

Էլեկտրամագնիսական դաշտի վարքագիծը և լիցքավորված մարմինների հետ նրա փոխազդեցությունը նկարագրող հիմնական հավասարումները հետևյալն են.

• Մաքսվելի հավասարումները, որոնք որոշում են ազատ էլեկտրամագնիսական դաշտի վարքը վակուումում և միջավայրում, ինչպես նաև դաշտի առաջացումն ըստ աղբյուրների։ Այս հավասարումների թվում են.
  • Ֆարադեյի ինդուկցիայի օրենքը, որը որոշում է էլեկտրական դաշտի առաջացումը փոփոխական մագնիսական դաշտի միջոցով։
  • Մագնիսական դաշտի շրջանառության թեորեմը՝ Մաքսվելի կողմից ներկայացված տեղաշարժի հոսանքների ավելացմամբ, որոշում է մագնիսական դաշտի առաջացումը շարժվող լիցքերի և փոփոխական էլեկտրական դաշտի միջոցով։
  • Գաուսի թեորեմը էլեկտրական դաշտի համար, որը որոշում է էլեկտրաստատիկ դաշտի առաջացումը լիցքերով։
  • Մագնիսական դաշտի գծերի փակման օրենքը.
• Լորենցի ուժի արտահայտություն, որը որոշում է էլեկտրամագնիսական դաշտում գտնվող լիցքի վրա ազդող ուժը։
• Ջուլ-Լենցի օրենքը, որը սահմանում է վերջավոր հաղորդունակությամբ հաղորդիչ միջավայրում ջերմության կորստի քանակը՝ դրանում էլեկտրական դաշտի առկայության դեպքում։

Առանձնահատուկ նշանակություն ունեցող հավասարումներ են.

• Կուլոնի օրենքը, որը միավորում է Գաուսի թեորեմը էլեկտրական դաշտի և Լորենցի ուժի համար և որոշում երկու կետային լիցքերի էլեկտրաստատիկ փոխազդեցությունը։
• Ամպերի օրենքը, որը որոշում է մագնիսական դաշտում տեղադրված տարրական հոսանքի վրա ազդող ուժը։
• Փոյնթինգի թեորեմը, որն արտահայտում է էլեկտրադինամիկայի էներգիայի պահպանման օրենքը։

3. Էլեկտրադինամիկայի բովանդակությունը

Դասական էլեկտրադինամիկայի հիմնական բովանդակությունը էլեկտրամագնիսական դաշտի հատկությունների նկարագրությունն է և դրա փոխազդեցությունը լիցքավորված մարմինների հետ (լիցքավորված մարմինները «առաջացնում են» էլեկտրամագնիսական դաշտը, նրա «աղբյուրներն» են, իսկ էլեկտրամագնիսական դաշտն իր հերթին գործում է լիցքավորված մարմինների վրա՝ ստեղծելով. էլեկտրամագնիսական ուժեր): Այս նկարագրությունը, ի լրումն հիմնական առարկաների և մեծությունների սահմանումից, ինչպիսիք են էլեկտրական լիցքը, էլեկտրական դաշտը, մագնիսական դաշտը, էլեկտրամագնիսական պոտենցիալը, կրճատվում է մինչև Մաքսվելի հավասարումներ այս կամ այն ​​ձևով և Լորենցի ուժի բանաձևով, ինչպես նաև շոշափում է որոշ հարակից հարցեր ( կապված մաթեմատիկական ֆիզիկայի, հավելվածների, օժանդակ մեծությունների և կիրառությունների համար կարևոր օժանդակ բանաձևերի հետ, ինչպիսիք են ընթացիկ խտության վեկտորը կամ Օհմի էմպիրիկ օրենքը): Այս նկարագրությունը ներառում է նաև էլեկտրամագնիսական դաշտի միջոցով էներգիայի պահպանման և փոխանցման, իմպուլսի, անկյունային իմպուլսի հարցերը, ներառյալ էներգիայի խտության բանաձևերը, Poynting վեկտորը և այլն:

Երբեմն էլեկտրադինամիկ էֆեկտները (ի տարբերություն էլեկտրաստատիկների) հասկացվում են որպես էլեկտրամագնիսական դաշտի վարքագծի ընդհանուր դեպքի (օրինակ՝ էլեկտրական և մագնիսական դաշտերի փոփոխման դինամիկ փոխհարաբերությունները) ստատիկ դեպքի միջև եղած էական տարբերությունները, որոնք առանձնացնում են. ստատիկ դեպքը շատ ավելի պարզ է նկարագրելու, հասկանալու և հաշվարկելու համար:

4. Էլեկտրադինամիկայի բաժիններ

• Էլեկտրաստատիկան նկարագրում է ստատիկ (ժամանակի հետ չփոխվող կամ բավական դանդաղ փոփոխվող, որ վերը նկարագրված իմաստով «էլեկտրոդինամիկ էֆեկտները» կարելի է անտեսել) էլեկտրական դաշտի և էլեկտրական լիցքավորված մարմինների հետ փոխազդեցության հատկությունները (էլեկտրական լիցքեր):
• Մագնետոստատիկան ուսումնասիրում է ուղղակի հոսանքները և հաստատուն մագնիսական դաշտերը (դաշտերը ժամանակի ընթացքում չեն փոխվում կամ այնքան դանդաղ են փոխվում, որ այդ փոփոխությունների արագությունը կարելի է անտեսել հաշվարկում), ինչպես նաև դրանց փոխազդեցությունը։
• Շարունակական էլեկտրադինամիկան ուսումնասիրում է էլեկտրամագնիսական դաշտերի վարքը շարունակական միջավայրում:
• Հարաբերական էլեկտրադինամիկան դիտարկում է էլեկտրամագնիսական դաշտերը շարժվող միջավայրում:

5. Կիրառական արժեքը

Էլեկտրոդինամիկան ընկած է ֆիզիկական օպտիկայի, ռադիոալիքների տարածման ֆիզիկայի հիմքում, ինչպես նաև ներթափանցում է գրեթե ողջ ֆիզիկայի մեջ, քանի որ ֆիզիկայի գրեթե բոլոր ճյուղերը պետք է գործ ունենան էլեկտրական դաշտերի և լիցքերի, և հաճախ դրանց ոչ տրիվիալ արագ փոփոխությունների և շարժումների հետ: Բացի այդ, էլեկտրադինամիկան օրինակելի ֆիզիկական տեսություն է (ինչպես իր դասական, այնպես էլ քվանտային տարբերակներով), որը համատեղում է հաշվարկների և կանխատեսումների շատ բարձր ճշգրտությունը իր ոլորտում ծնված տեսական գաղափարների ազդեցության հետ տեսական ֆիզիկայի այլ ոլորտների վրա:

Էլեկտրադինամիկան մեծ նշանակություն ունի տեխնիկայում և հիմք է հանդիսանում՝ ռադիոտեխնիկայի, էլեկտրատեխնիկայի, կապի տարբեր ճյուղերի և ռադիոյի:

6. Պատմություն

Էլեկտրական և մագնիսական երևույթների կապի առաջին ապացույցը 1819-1820 թվականներին Օերսթեդի փորձարարական բացահայտումն էր էլեկտրական հոսանքի միջոցով մագնիսական դաշտի առաջացման մասին։ Նա նաև արտահայտեց էլեկտրական և մագնիսական պրոցեսների որոշակի փոխազդեցության գաղափարը հաղորդիչը շրջապատող տարածության մեջ, բայց բավականին անհասկանալի ձևով:

1831 թվականին Մայքլ Ֆարադեյը փորձնականորեն հայտնաբերեց էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի երևույթն ու օրենքը, որը դարձավ էլեկտրական և մագնիսական դաշտերի ուղղակի դինամիկ փոխհարաբերությունների առաջին հստակ ապացույցը։ Նա նաև մշակել է (էլեկտրական և մագնիսական դաշտերի հետ կապված) ֆիզիկական դաշտի հայեցակարգի հիմունքները և որոշ հիմնական տեսական հասկացություններ, որոնք հնարավորություն են տալիս նկարագրել ֆիզիկական դաշտերը, ինչպես նաև կանխատեսել է էլեկտրամագնիսական ալիքների գոյությունը 1832 թվականին։

1864 թվականին Ջ. Ք. Մաքսվելն առաջին անգամ հրապարակեց «դասական էլեկտրադինամիկայի» հավասարումների ամբողջական համակարգը՝ նկարագրելով էլեկտրամագնիսական դաշտի էվոլյուցիան և դրա փոխազդեցությունը լիցքերի և հոսանքների հետ։ Նա տեսականորեն հիմնավորված ենթադրություն արեց, որ լույսը էլեկտրամագնիսական ալիք է, այսինքն. էլեկտրադինամիկայի օբյեկտ.

Էլեկտրադինամիկա... Ուղղագրական բառարան-տեղեկատու

Էլեկտրամագնիսական դաշտի վարքագծի դասական տեսություն (ոչ քվանտ), որն իրականացնում է էլեկտրականության փոխազդեցությունը։ լիցքեր (էլեկտրամագնիսական փոխազդեցություն): Դասական օրենքներ մակրոսկոպիկ Ե.-ն ձևակերպված են Մաքսվելի հավասարումներում, որոնք թույլ են տալիս ... Ֆիզիկական հանրագիտարան

- (էլեկտրականություն և հունարեն dinamis ուժ բառից): Ֆիզիկայի մի մասը, որը վերաբերում է էլեկտրական հոսանքների գործողությանը: Ռուսերենում ներառված օտար բառերի բառարան. Chudinov A.N., 1910. ԷԼԵԿՏՐՈԴԻՆԱՄԻԿԱ էլեկտրականություն բառից, և հուն. դինամիկա, ուժ... Ռուսաց լեզվի օտար բառերի բառարան

Ժամանակակից հանրագիտարան

Էլեկտրադինամիկա- դասական, ոչ քվանտային էլեկտրամագնիսական գործընթացների տեսություն, որտեղ հիմնական դերը խաղում է լիցքավորված մասնիկների փոխազդեցությունները տարբեր միջավայրերում և վակուումում: Էլեկտրադինամիկայի ձևավորմանը նախորդել են C. Coulomb, J. Biot, F. Savart, ... ... Պատկերազարդ հանրագիտարանային բառարան

Էլեկտրամագնիսական գործընթացների դասական տեսություն տարբեր միջավայրերում և վակուումում: Ընդգրկում է երևույթների հսկայական շարք, որոնցում հիմնական դերը խաղում են էլեկտրամագնիսական դաշտի միջոցով իրականացվող լիցքավորված մասնիկների փոխազդեցությունները... Մեծ Հանրագիտարանային բառարան

ԷԼԵԿՏՐՈԴԻՆԱՄԻԿԱ, ֆիզիկայում՝ ոլորտ, որն ուսումնասիրում է էլեկտրական և մագնիսական դաշտերի և լիցքավորված մարմինների փոխազդեցությունը։ Այս կարգապահությունը սկսվել է 19-րդ դարում։ Ջեյմս Մաքսվելի տեսական աշխատություններով նա հետագայում դարձավ... ... Գիտատեխնիկական հանրագիտարանային բառարան

ԷԼԵԿՏՐՈԴԻՆԱՄԻԿԱ, էլեկտրադինամիկա, շատ ուրիշներ։ ոչ, իգական (տես էլեկտրականություն և դինամիկա) (ֆիզիկական)։ ֆիզիկայի բաժին՝ ուսումնասիրելով էլեկտրական հոսանքի, շարժման մեջ գտնվող էլեկտրականության հատկությունները; մրջյուն էլեկտրաստատիկ. Ուշակովի բացատրական բառարան. Դ.Ն. Ուշակովը։ 1935 1940 ... Ուշակովի բացատրական բառարան

ԷԼԵԿՏՐՈԴԻՆԱՄԻԿԱ, և, է. (մասնագետ): Էլեկտրամագնիսական գործընթացների տեսություն տարբեր միջավայրերում և վակուումում: Օժեգովի բացատրական բառարան. Ս.Ի. Օժեգով, Ն.Յու. Շվեդովա. 1949 1992… Օժեգովի բացատրական բառարան

Գոյական, հոմանիշների թիվը՝ 2 դինամիկա (18) ֆիզիկա (55) Հոմանիշների ASIS բառարան. Վ.Ն. Տրիշին. 2013… Հոմանիշների բառարան

էլեկտրադինամիկա- - [A.S. Goldberg. Անգլերեն-ռուսերեն էներգետիկ բառարան. 2006] Էներգետիկայի թեմաները ընդհանուր EN էլեկտրադինամիկայում ... Տեխնիկական թարգմանչի ուղեցույց

Գրքեր

• Էլեկտրոդինամիկա, A. E. Ivanov. Այս դասագիրքն ինքնաբավ է. այն ներկայացնում է դասախոսություններ, որոնք մի քանի տարի շարունակ կարդացել է ՀՊՏՀ մասնագիտացված կրթական և գիտական ​​կենտրոնում դոցենտը: Ն.Է.Բաուման...
• Էլեկտրոդինամիկա, Սերգեյ Անատոլևիչ Իվանով. ...

Սահմանում 1

Էլեկտրոդինամիկան ֆիզիկայի հսկայական և կարևոր ոլորտ է, որն ուսումնասիրում է էլեկտրամագնիսական դաշտի դասական, ոչ քվանտային հատկությունները և դրական լիցքավորված մագնիսական լիցքերի շարժումը, որոնք փոխազդում են միմյանց հետ այս դաշտի միջոցով:

Նկար 1. Համառոտ էլեկտրադինամիկայի մասին: Հեղինակ24՝ ուսանողական աշխատանքների առցանց փոխանակում

Էլեկտրոդինամիկան կարծես խնդիրների տարբեր ձևակերպումների և դրանց խելացի լուծումների, մոտավոր մեթոդների և հատուկ դեպքերի լայն շրջանակ է, որոնք համակցված են մեկ ամբողջության մեջ ընդհանուր նախնական օրենքներով և հավասարումներով: Վերջիններս, կազմելով դասական էլեկտրադինամիկայի հիմնական մասը, մանրամասն ներկայացված են Մաքսվելի բանաձևերում։ Ներկայումս գիտնականները շարունակում են ուսումնասիրել այս ոլորտի սկզբունքները ֆիզիկայում, դրա կառուցման կմախքը, այլ գիտական ​​ոլորտների հետ հարաբերությունները:

Կուլոնի օրենքը էլեկտրադինամիկայի մեջ նշվում է հետևյալ կերպ՝ $F= \frac (kq1q2) (r2)$, որտեղ $k= \frac (9 \cdot 10 (H \cdot m)) (Kl)$։ Էլեկտրական դաշտի ուժգնության հավասարումը գրված է հետևյալ կերպ՝ $E= \frac (F)(q)$, իսկ մագնիսական դաշտի ինդուկցիայի վեկտորի հոսքը $∆Ф=В∆S \cos (a)$։

Էլեկտրադինամիկայի մեջ հիմնականում ուսումնասիրվում են ազատ լիցքերը և լիցքերի համակարգերը, որոնք նպաստում են էներգիայի շարունակական սպեկտրի ակտիվացմանը։ Էլեկտրամագնիսական փոխազդեցության դասական նկարագրությանը նպաստում է այն փաստը, որ այն արդյունավետ է արդեն ցածր էներգիայի սահմաններում, երբ մասնիկների և ֆոտոնների էներգետիկ ներուժը փոքր է էլեկտրոնի մնացած էներգիայի համեմատ:

Նման իրավիճակներում լիցքավորված մասնիկների ոչնչացում հաճախ չի լինում, քանի որ կա միայն դրանց անկայուն շարժման վիճակի աստիճանական փոփոխություն՝ մեծ քանակությամբ ցածր էներգիայի ֆոտոնների փոխանակման արդյունքում։

Ծանոթագրություն 1

Այնուամենայնիվ, նույնիսկ միջավայրում մասնիկների բարձր էներգիաների դեպքում, չնայած տատանումների զգալի դերին, էլեկտրադինամիկան կարող է հաջողությամբ օգտագործվել վիճակագրական միջին, մակրոսկոպիկ բնութագրերի և գործընթացների համապարփակ նկարագրության համար:

Էլեկտրադինամիկայի հիմնական հավասարումները

Հիմնական բանաձևերը, որոնք նկարագրում են էլեկտրամագնիսական դաշտի վարքագիծը և դրա անմիջական փոխազդեցությունը լիցքավորված մարմինների հետ, Մաքսվելի հավասարումներ են, որոնք որոշում են ազատ էլեկտրամագնիսական դաշտի հավանական գործողությունները միջավայրում և վակուումում, ինչպես նաև դաշտի ընդհանուր առաջացումը աղբյուրներով:

Ֆիզիկայի այս դրույթներից կարելի է առանձնացնել.

• Գաուսի թեորեմ էլեկտրական դաշտի համար - նախատեսված է դրական լիցքերով էլեկտրաստատիկ դաշտի առաջացումը որոշելու համար.
• փակ դաշտի գծերի վարկած - նպաստում է գործընթացների փոխազդեցությանը հենց մագնիսական դաշտում.
• Ֆարադեյի ինդուկցիայի օրենքը - սահմանում է էլեկտրական և մագնիսական դաշտերի առաջացումը շրջակա միջավայրի փոփոխական հատկություններով:

Ընդհանրապես, Ամպեր-Մաքսվելի թեորեմը եզակի գաղափար է մագնիսական դաշտում գծերի շրջանառության մասին՝ Մաքսվելի կողմից ներդրված տեղաշարժման հոսանքների աստիճանական ավելացմամբ, որը ճշգրիտ որոշում է մագնիսական դաշտի փոխակերպումը լիցքերի շարժման և փոփոխվող գործողության միջոցով։ էլեկտրական դաշտը։

Լիցքը և ուժը էլեկտրադինամիկայի մեջ

Էլեկտրադինամիկայի մեջ էլեկտրամագնիսական դաշտի ուժի և լիցքի փոխազդեցությունը գալիս է էլեկտրական լիցքի $q$, էներգիայի $E$ և մագնիսական $B$ դաշտերի հետևյալ համատեղ սահմանումից, որոնք հիմնված են որպես հիմնական ֆիզիկական օրենք՝ հիմնված ամբողջի վրա։ փորձարարական տվյալների հավաքածու: Լորենցի ուժի բանաձեւը (որոշակի արագությամբ շարժվող կետային լիցքի իդեալականացման շրջանակներում) գրված է $v$ արագության փոխարինմամբ։

Հաղորդավարները հաճախ պարունակում են հսկայական քանակությամբ լիցքեր, հետևաբար, այդ լիցքերը բավականին լավ փոխհատուցվում են. դրական և բացասական լիցքերի թիվը միշտ հավասար է միմյանց: Հետևաբար, հաղորդիչի վրա անընդհատ գործող ընդհանուր էլեկտրական ուժը նույնպես զրո է։ Հաղորդիչում առանձին լիցքերի վրա գործող մագնիսական ուժերը, ի վերջո, չեն փոխհատուցվում, քանի որ հոսանքի առկայության դեպքում լիցքերի շարժման արագությունները միշտ տարբեր են։ Մագնիսական դաշտում հոսանքի հետ հաղորդիչի գործողության հավասարումը կարելի է գրել հետևյալ կերպ՝ $G = |v ⃗ |s \cos(a) $.

Եթե ​​մենք ուսումնասիրենք ոչ թե հեղուկը, այլ լիցքավորված մասնիկների ամբողջական և կայուն հոսքը որպես հոսանք, ապա ամբողջ էներգետիկ պոտենցիալը, որն անցնում է տարածքով գծային $1s$-ով, կլինի ներկայիս հզորությունը հավասար՝ $I = ρ| \vec (v) |s \cos(a) $, որտեղ $ρ$-ը լիցքի խտությունն է (ընդհանուր հոսքի մեկ միավորի ծավալի համար):

Ծանոթագրություն 2

Եթե ​​մագնիսական և էլեկտրական դաշտը համակարգված կերպով փոխվում է որոշակի վայրում կետից կետ, ապա մասնակի հոսքերի արտահայտություններում և բանաձևերում, ինչպես հեղուկի դեպքում, միջին արժեքները $E ⃗ $ և $B ⃗$ են. կայքը պետք է մուտքագրվի:

Էլեկտրադինամիկայի հատուկ դիրքը ֆիզիկայում

Էլեկտրադինամիկայի նշանակալի դիրքը ժամանակակից գիտության մեջ կարելի է հաստատել Ա.Էյնշտեյնի հայտնի աշխատության միջոցով, որտեղ մանրամասնորեն ուրվագծվել են հարաբերականության հատուկ տեսության սկզբունքներն ու հիմքերը։ Ականավոր գիտնականի գիտական ​​աշխատանքը կոչվում է «Շարժվող մարմինների էլեկտրադինամիկայի մասին» և ներառում է հսկայական թվով կարևոր հավասարումներ և սահմանումներ։

Որպես ֆիզիկայի առանձին ոլորտ՝ էլեկտրադինամիկան բաղկացած է հետևյալ բաժիններից.

• անշարժ, բայց էլեկտրական լիցքավորված ֆիզիկական մարմինների և մասնիկների դաշտի ուսմունքը.
• էլեկտրական հոսանքի հատկությունների վարդապետություն;
• մագնիսական դաշտի և էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի փոխազդեցության ուսմունքը.
• էլեկտրամագնիսական ալիքների և տատանումների ուսումնասիրությունը։

Վերոնշյալ բոլոր բաժինները միավորվում են մեկի մեջ Դ.Մաքսվելի թեորեմով, ով ոչ միայն ստեղծել և ներկայացրել է էլեկտրամագնիսական դաշտի համահունչ տեսություն, այլև նկարագրել է նրա բոլոր հատկությունները՝ ապացուցելով դրա իրական գոյությունը։ Կոնկրետ այս գիտնականի աշխատանքը գիտական ​​աշխարհին ցույց տվեց, որ այն ժամանակ հայտնի էլեկտրական և մագնիսական դաշտերը ընդամենը մեկ էլեկտրամագնիսական դաշտի դրսևորում են, որոնք գործում են տարբեր տեղեկատու համակարգերում։

Ֆիզիկայի զգալի մասը հատկացված է էլեկտրադինամիկայի և էլեկտրամագնիսական երևույթների ուսումնասիրությանը։ Այս ոլորտը հիմնականում պահանջում է առանձին գիտության կարգավիճակ, քանի որ այն ոչ միայն ուսումնասիրում է էլեկտրամագնիսական փոխազդեցությունների բոլոր օրինաչափությունները, այլև դրանք մանրամասն նկարագրում է մաթեմատիկական բանաձևերի միջոցով: Էլեկտրադինամիկայի խորը և երկարաժամկետ հետազոտությունները նոր ուղիներ են բացել էլեկտրամագնիսական երևույթների գործնականում օգտագործելու համար՝ ի շահ ողջ մարդկության։