რომელი მდგომარეობისთვის თამაშობს ელექტროდინამიკა მნიშვნელოვან როლს? ელექტროდინამიკა, ფორმულები

განმარტება

ელექტრომაგნიტურ ველებს და ელექტრომაგნიტურ ურთიერთქმედებებს სწავლობს ფიზიკის ფილიალი ე.წ. ელექტროდინამიკა.

კლასიკური ელექტროდინამიკა სწავლობს და აღწერს ელექტრომაგნიტური ველების თვისებებს. განიხილავს კანონებს, რომლითაც ელექტრომაგნიტური ველები ურთიერთქმედებენ სხეულებთან ელექტრული მუხტით.

ელექტროდინამიკის ძირითადი ცნებები

სტაციონარული საშუალების ელექტროდინამიკის საფუძველია მაქსველის განტოლებები. ელექტროდინამიკა მოქმედებს ისეთი ძირითადი ცნებებით, როგორიცაა ელექტრომაგნიტური ველი, ელექტრული მუხტი, ელექტრომაგნიტური პოტენციალი, პოინტინგის ვექტორი.

ელექტრომაგნიტური ველი არის მატერიის განსაკუთრებული ტიპი, რომელიც ვლინდება, როდესაც ერთი დამუხტული სხეული ურთიერთქმედებს მეორესთან. ხშირად, ელექტრომაგნიტური ველის განხილვისას, განასხვავებენ მის კომპონენტებს: ელექტრული ველი და მაგნიტური ველი. ელექტრული ველი ქმნის ელექტრულ მუხტს ან ალტერნატიულ მაგნიტურ ველს. მაგნიტური ველი წარმოიქმნება მუხტის (დამუხტული სხეული) მოძრაობისას და დროში ცვალებადი ელექტრული ველის არსებობისას.

ელექტრომაგნიტური პოტენციალი არის ფიზიკური სიდიდე, რომელიც განსაზღვრავს ელექტრომაგნიტური ველის განაწილებას სივრცეში.

ელექტროდინამიკა იყოფა: ელექტროსტატიკა; მაგნიტოსტატიკა; უწყვეტის ელექტროდინამიკა; რელატივისტური ელექტროდინამიკა.

პოინტინგის ვექტორი (Umov-Poynting ვექტორი) არის ფიზიკური სიდიდე, რომელიც არის ელექტრომაგნიტური ველის ენერგიის ნაკადის სიმკვრივის ვექტორი. ამ ვექტორის სიდიდე უდრის ენერგიას, რომელიც გადადის დროის ერთეულში ზედაპირის ფართობის ერთეულის მეშვეობით, რომელიც პერპენდიკულარულია ელექტრომაგნიტური ენერგიის გავრცელების მიმართულებაზე.

ელექტროდინამიკა ქმნის საფუძველს ოპტიკის (როგორც მეცნიერების დარგის) და რადიოტალღების ფიზიკის შესწავლისა და განვითარებისათვის. მეცნიერების ეს ფილიალი არის რადიოინჟინერიისა და ელექტროტექნიკის საფუძველი.

კლასიკური ელექტროდინამიკა, ელექტრომაგნიტური ველების თვისებების და მათი ურთიერთქმედების პრინციპების აღწერისას, იყენებს მაქსველის განტოლებათა სისტემას (ინტეგრალურ ან დიფერენციალურ ფორმებში), ავსებს მას მატერიალური განტოლებების სისტემით, სასაზღვრო და საწყისი პირობებით.

მაქსველის სტრუქტურული განტოლებები

მაქსველის განტოლებათა სისტემას იგივე მნიშვნელობა აქვს ელექტროდინამიკაში, რაც ნიუტონის კანონებს კლასიკურ მექანიკაში. მაქსველის განტოლებები მიღებული იქნა მრავალი ექსპერიმენტული მონაცემების განზოგადების შედეგად. განასხვავებენ მაქსველის სტრუქტურულ განტოლებებს, რომლებიც წერენ მათ ინტეგრალურ ან დიფერენციალურ ფორმაში და მატერიალური განტოლებები, რომლებიც აკავშირებენ ვექტორებს მატერიის ელექტრული და მაგნიტური თვისებების დამახასიათებელ პარამეტრებთან.

მაქსველის სტრუქტურული განტოლებები ინტეგრალური ფორმით (SI სისტემაში):

სად არის მაგნიტური ველის სიძლიერის ვექტორი; არის ელექტრული დენის სიმკვრივის ვექტორი; - ელექტრული გადაადგილების ვექტორი. განტოლება (1) ასახავს მაგნიტური ველების შექმნის კანონს. მაგნიტური ველი ჩნდება, როდესაც მუხტი მოძრაობს (ელექტრული დენი) ან როდესაც იცვლება ელექტრული ველი. ეს განტოლება არის ბიო-სავარტ-ლაპლასის კანონის განზოგადება. განტოლებას (1) ეწოდება მაგნიტური ველის ცირკულაციის თეორემა.

სად არის მაგნიტური ველის ინდუქციის ვექტორი; - ელექტრული ველის სიძლიერის ვექტორი; L არის დახურული მარყუჟი, რომლის მეშვეობითაც ცირკულირებს ელექტრული ველის სიძლიერის ვექტორი. განტოლების (2) სხვა სახელია ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონი. გამოხატულება (2) ნიშნავს, რომ მორევის ელექტრული ველი წარმოიქმნება ალტერნატიული მაგნიტური ველის გამო.

სად არის ელექტრული მუხტი; - დამუხტვის სიმკვრივე. განტოლებას (3) ეწოდება ოსტროგრადსკი-გაუსის თეორემა. ელექტრული მუხტები ელექტრული ველის წყაროა, არსებობს უფასო ელექტრული მუხტები.

განტოლება (4) მიუთითებს, რომ მაგნიტური ველი არის მორევი. მაგნიტური მუხტი ბუნებაში არ არსებობს.

მაქსველის სტრუქტურული განტოლებები დიფერენციალური ფორმით (SI სისტემა):

სად არის ელექტრული ველის სიძლიერის ვექტორი; - მაგნიტური ინდუქციის ვექტორი.

სად არის მაგნიტური ველის სიძლიერის ვექტორი; - დიელექტრიკის გადაადგილების ვექტორი; - დენის სიმკვრივის ვექტორი.

სად არის ელექტრული მუხტის განაწილების სიმკვრივე.

მაქსველის სტრუქტურული განტოლებები დიფერენციალური ფორმით განსაზღვრავს ელექტრომაგნიტურ ველს სივრცის ნებისმიერ წერტილში. თუ მუხტები და დენები განუწყვეტლივ ნაწილდება სივრცეში, მაშინ მაქსველის განტოლებების ინტეგრალური და დიფერენციალური ფორმები ეკვივალენტურია. თუმცა, თუ არსებობს უწყვეტი ზედაპირები, მაშინ მაქსველის განტოლებების ჩაწერის ინტეგრალური ფორმა უფრო ზოგადია.

მაქსველის განტოლებების ინტეგრალური და დიფერენციალური ფორმების მათემატიკური ეკვივალენტობის მისაღწევად დიფერენციალურ აღნიშვნას ემატება სასაზღვრო პირობები.

მაქსველის განტოლებიდან გამომდინარეობს, რომ ალტერნატიული მაგნიტური ველი წარმოქმნის მონაცვლეობით ელექტრულ ველს და პირიქით, ანუ ეს ველები განუყოფელია და ქმნიან ერთ ელექტრომაგნიტურ ველს. ელექტრული ველის წყარო შეიძლება იყოს ელექტრული მუხტი ან დროში ცვალებადი მაგნიტური ველი. მაგნიტური ველები აღგზნებულია მოძრავი ელექტრული მუხტების (დენების) ან ელექტრული ველების მონაცვლეობით. მაქსველის განტოლებები არ არის სიმეტრიული ელექტრულ და მაგნიტურ ველებთან მიმართებაში. ეს ხდება იმის გამო, რომ არსებობს ელექტრული მუხტები, მაგრამ მაგნიტური მუხტები არა.

მასალის განტოლებები

მაქსველის სტრუქტურულ განტოლებათა სისტემას ემატება მატერიალური განტოლებები, რომლებიც ასახავს ვექტორების ურთიერთობას მატერიის ელექტრული და მაგნიტური თვისებების დამახასიათებელ პარამეტრებთან.

სად არის ფარდობითი დიელექტრიკული მუდმივი, არის ფარდობითი მაგნიტური გამტარიანობა, არის სპეციფიური ელექტრული გამტარობა, არის ელექტრული მუდმივა, არის მაგნიტური მუდმივა. საშუალო ამ შემთხვევაში განიხილება იზოტროპული, არაფერომაგნიტური, არაფეროელექტრული.

პრობლემის გადაჭრის მაგალითები

მაგალითი 1

ვარჯიში

გამოიტანეთ უწყვეტობის განტოლების დიფერენციალური ფორმა მაქსველის განტოლებათა სისტემიდან.

გამოსავალი

პრობლემის გადაჭრის საფუძვლად ვიყენებთ განტოლებას: სად არის თვითნებური ზედაპირის ფართობი, რომელზეც დევს დახურული კონტური L. (1.1)-დან გვაქვს: განვიხილოთ უსასრულოდ მცირე კონტური, მაშინ ვინაიდან ზედაპირი დახურულია, გამოხატულება (1.2) შეიძლება გადაიწეროს შემდეგნაირად: მოდით დავწეროთ კიდევ ერთი მაქსველის განტოლება: განვასხვავოთ განტოლება (1.5) დროის მიხედვით, გვაქვს: გამოთქმის (1.4) გათვალისწინებით, განტოლება (1.5) შეიძლება წარმოდგენილი იყოს როგორც: ჩვენ მივიღეთ უწყვეტობის განტოლება (1.5) ინტეგრალური ფორმით. იმისათვის, რომ გადავიდეთ უწყვეტობის განტოლების დიფერენციალურ ფორმაზე, გადავიდეთ ზღვარზე: ჩვენ მივიღეთ უწყვეტობის განტოლება დიფერენციალური ფორმით:

ელექტროდინამიკის საფუძვლები. ელექტროსტატიკა

ელექტროდინამიკის საფუძვლები

ელექტროდინამიკა- მეცნიერება ელექტრომაგნიტური ველის თვისებების შესახებ.

ელექტრომაგნიტური ველი- განისაზღვრება დამუხტული ნაწილაკების მოძრაობითა და ურთიერთქმედებით.

ელექტრული/მაგნიტური ველის გამოვლინება- ეს არის ელექტრული/მაგნიტური ძალების მოქმედება:
1) ხახუნის ძალები და დრეკადობის ძალები მაკროკოსმოსში;
2) ელექტრული/მაგნიტური ძალების მოქმედება მიკროსამყაროში (ატომის სტრუქტურა, ატომების დაწყვილება მოლეკულებში,
ელემენტარული ნაწილაკების ტრანსფორმაცია)

ელექტრული/მაგნიტური ველის აღმოჩენა- ჯ.მაქსველი.

ელექტროსტატიკა

ელექტროდინამიკის ფილიალი სწავლობს ელექტრულად დამუხტულ სხეულებს მოსვენებულ მდგომარეობაში.

ელემენტარული ნაწილაკებიშეიძლება ჰქონდეს ელ დამუხტვა, მაშინ მათ უწოდებენ დამუხტულს;
- ურთიერთქმედება ერთმანეთთან ძალებით, რომლებიც დამოკიდებულია ნაწილაკებს შორის მანძილზე,
მაგრამ მრავალჯერ აღემატება ორმხრივი სიმძიმის ძალებს (ამ ურთიერთქმედებას ე.წ
ელექტრომაგნიტური).

ელფოსტა დააკისროს- ფიზიკური მნიშვნელობა განსაზღვრავს ელექტრული/მაგნიტური ურთიერთქმედების ინტენსივობას.
ელექტრული მუხტის 2 ნიშანია: დადებითი და უარყოფითი.
მსგავსი მუხტის მქონე ნაწილაკები მოგერიებენ, ხოლო განსხვავებული მუხტის მქონე ნაწილაკები იზიდავენ.
პროტონს აქვს დადებითი მუხტი, ელექტრონს აქვს უარყოფითი, ხოლო ნეიტრონი ელექტრული ნეიტრალურია.

ელემენტარული მუხტი- მინიმალური გადასახადი, რომელიც არ შეიძლება გაიყოს.
როგორ ავხსნათ ელექტრომაგნიტური ძალების არსებობა ბუნებაში?
- ყველა სხეული შეიცავს დამუხტულ ნაწილაკებს.
სხეულის ნორმალურ მდგომარეობაში ელ. ნეიტრალური (რადგან ატომი ნეიტრალურია) და ელექტრული/მაგნიტური. ძალაუფლება არ ვლინდება.

სხეული დამუხტულია, თუ მას აქვს რაიმე ნიშნის გადაჭარბებული მუხტი:
უარყოფითად დამუხტული - თუ არის ელექტრონების სიჭარბე;
დადებითად დამუხტული - თუ არის ელექტრონების ნაკლებობა.

სხეულების ელექტროფიკაცია- ეს არის დამუხტული სხეულების მიღების ერთ-ერთი გზა, მაგალითად, კონტაქტით).
ამ შემთხვევაში ორივე სხეული დამუხტულია და მუხტები ნიშნით საპირისპიროა, მაგრამ სიდიდით თანაბარი.

ელექტრული მუხტის შენარჩუნების კანონი.

დახურულ სისტემაში ყველა ნაწილაკების მუხტების ალგებრული ჯამი უცვლელი რჩება.
(... მაგრამ არა დამუხტული ნაწილაკების რაოდენობა, ვინაიდან ხდება ელემენტარული ნაწილაკების გარდაქმნები).

დახურული სისტემა

ნაწილაკების სისტემა, რომელშიც დამუხტული ნაწილაკები არ შედიან გარედან და არ გამოდიან.

კულონის კანონი

ელექტროსტატიკის ძირითადი კანონი.

ვაკუუმში ორ წერტილოვან დამუხტულ სხეულს შორის ურთიერთქმედების ძალა პირდაპირპროპორციულია
მუხტის მოდულების ნამრავლი და უკუპროპორციულია მათ შორის მანძილის კვადრატისა.

Როდესაც სხეულები ითვლება წერტილოვან სხეულებად? - თუ მათ შორის მანძილი ბევრჯერ აღემატება სხეულების ზომას.
თუ ორ სხეულს აქვს ელექტრული მუხტი, მაშინ ისინი ურთიერთქმედებენ კულონის კანონის მიხედვით.

ელექტრული მუხტის ერთეული
1 C არის მუხტი, რომელიც გადის გამტარის კვეთაზე 1 წამში 1 ა დენის დროს.
1 C არის ძალიან დიდი მუხტი.
ელემენტარული მუხტი:

ᲔᲚᲔᲥᲢᲠᲣᲚᲘ ᲕᲔᲚᲘ

ირგვლივ არის ელექტრული მუხტი, მატერიალურად.
ელექტრული ველის მთავარი თვისება: ძალით მოქმედება მასში შეყვანილ ელექტრულ მუხტზე.

ელექტროსტატიკური ველი- სტაციონარული ელექტრული მუხტის ველი დროთა განმავლობაში არ იცვლება.

ელექტრული ველის სიძლიერე.- ელ.-ის რაოდენობრივი მახასიათებლები. ველები.
არის იმ ძალის თანაფარდობა, რომლითაც ველი მოქმედებს შეყვანილ წერტილოვან მუხტზე ამ მუხტის სიდიდესთან.
- არ არის დამოკიდებული შემოტანილი მუხტის სიდიდეზე, მაგრამ ახასიათებს ელექტრულ ველს!

დაძაბულობის ვექტორის მიმართულება
ემთხვევა დადებით მუხტზე მოქმედი ძალის ვექტორის მიმართულებას და უარყოფით მუხტზე მოქმედი ძალის მიმართულების საპირისპიროდ.

წერტილოვანი დატენვის ველის სიძლიერე:

სადაც q0 არის მუხტი, რომელიც ქმნის ელექტრულ ველს.
ველის ნებისმიერ წერტილში, ინტენსივობა ყოველთვის მიმართულია ამ წერტილისა და q0 დამაკავშირებელი სწორი ხაზის გასწვრივ.

ელექტრო სიმძლავრე

ახასიათებს ორი გამტარის უნარს დააგროვოს ელექტრული მუხტი.
- არ არის დამოკიდებული q-ზე და U-ზე.
- დამოკიდებულია გამტარების გეომეტრიულ ზომებზე, მათ ფორმაზე, ფარდობით პოზიციაზე, დირიჟორებს შორის გარემოს ელექტრულ თვისებებზე.

SI ერთეული: (F - ფარადი)

კონდენსატორები

ელექტრო მოწყობილობა, რომელიც ინახავს მუხტს
(ორი გამტარი გამოყოფილია დიელექტრიკული ფენით).

სადაც d გაცილებით მცირეა გამტარის ზომებზე.

აღნიშვნა ელექტრო დიაგრამებზე:

მთელი ელექტრული ველი კონცენტრირებულია კონდენსატორის შიგნით.
კონდენსატორის მუხტი არის ერთ-ერთი კონდენსატორის ფირფიტაზე დამუხტვის აბსოლუტური მნიშვნელობა.

კონდენსატორების ტიპები:
1. დიელექტრიკის ტიპის მიხედვით: ჰაერი, მიკა, კერამიკა, ელექტროლიტური
2. ფირფიტების ფორმის მიხედვით: ბრტყელი, სფერული.
3. სიმძლავრის მიხედვით: მუდმივი, ცვლადი (რეგულირებადი).

ბრტყელი კონდენსატორის ელექტრული ტევადობა

სადაც S არის კონდენსატორის ფირფიტის ფართობი
d - მანძილი ფირფიტებს შორის
eo - ელექტრული მუდმივი
e - დიელექტრიკის დიელექტრიკული მუდმივი

კონდენსატორების ჩათვლით ელექტრულ წრეში

პარალელურად

თანმიმდევრული

მაშინ მთლიანი ელექტრული სიმძლავრე (C):

პარალელურად დაკავშირებისას

.

სერიულად დაკავშირებისას

DC AC კავშირები

Ელექტროობა- დამუხტული ნაწილაკების მოწესრიგებული მოძრაობა (თავისუფალი ელექტრონები ან იონები).
ამ შემთხვევაში ელექტროენერგია გადადის გამტარის ჯვარედინი მონაკვეთის მეშვეობით. მუხტი (დამუხტული ნაწილაკების თერმული მოძრაობის დროს მთლიანი გადატანილი ელექტრული მუხტი = 0, ვინაიდან დადებითი და უარყოფითი მუხტები კომპენსირდება).

ელფოსტის მიმართულება მიმდინარე- პირობითად მიღებულია დადებითად დამუხტული ნაწილაკების მოძრაობის მიმართულების გათვალისწინება (+-დან --მდე).

ელფოსტის მოქმედებები დენი (დირიჟორში):

დენის თერმული ეფექტი- გამტარის გათბობა (გარდა ზეგამტარებისა);

დენის ქიმიური ეფექტი -ჩნდება მხოლოდ ელექტროლიტებში.ელექტროდებზე გამოიყოფა ნივთიერებები, რომლებიც ქმნიან ელექტროლიტს;

დენის მაგნიტური ეფექტი(მთავარი) - შეინიშნება ყველა გამტარში (მაგნიტური ნემსის გადახრა დირიჟორის მახლობლად დენით და დენის ძალის ეფექტი მიმდებარე გამტარებზე მაგნიტური ველის მეშვეობით).

OHM-ის კანონი წრიული განყოფილებისთვის

სადაც R არის წრედის მონაკვეთის წინააღმდეგობა. (თავად გამტარი ასევე შეიძლება ჩაითვალოს მიკროსქემის მონაკვეთად).

თითოეულ დირიჟორს აქვს საკუთარი სპეციფიკური მიმდინარე-ძაბვის მახასიათებელი.

წინააღმდეგობა

გამტარის ძირითადი ელექტრული მახასიათებლები.
- Ohm-ის კანონის მიხედვით, ეს მნიშვნელობა მუდმივია მოცემული გამტარისთვის.

1 Ohm არის დირიჟორის წინააღმდეგობა პოტენციური სხვაობით მის ბოლოებში
1 ვ-ზე და მასში მიმდინარე სიძლიერე არის 1 ა.

წინააღმდეგობა დამოკიდებულია მხოლოდ დირიჟორის თვისებებზე:

სადაც S არის გამტარის კვეთის ფართობი, l არის გამტარის სიგრძე,
ro - გამტარი ნივთიერების თვისებების დამახასიათებელი წინაღობა.

ელექტრო სქემები

ისინი შედგება წყაროსგან, ელექტრული დენის მომხმარებლისგან, სადენებისგან და გადამრთველისგან.

დირიჟორების შეერთების სერია

I - დენის სიძლიერე წრედში
U - ძაბვა მიკროსქემის განყოფილების ბოლოებზე

დირიჟორების პარალელური შეერთება

I - დენის სიძლიერე მიკროსქემის განშტოებულ მონაკვეთში
U - ძაბვა მიკროსქემის განყოფილების ბოლოებზე
R - წრიული განყოფილების მთლიანი წინააღმდეგობა

გახსოვდეთ, როგორ არის დაკავშირებული საზომი ხელსაწყოები:

ამპერმეტრი - სერიულად დაკავშირებული დირიჟორთან, რომელშიც დენი იზომება.

ვოლტმეტრი - დაკავშირებულია დირიჟორის პარალელურად, რომელზეც ძაბვა იზომება.

DC OPERATION

მიმდინარე სამუშაო- ეს არის ელექტრული ველის მუშაობა დირიჟორის გასწვრივ ელექტრული მუხტების გადასატანად;

დენის მიერ შესრულებული სამუშაო წრედის მონაკვეთზე უდრის დენის, ძაბვისა და დროის ნამრავლს, რომლის დროსაც შესრულდა სამუშაო.

მიკროსქემის მონაკვეთისთვის ოჰმის კანონის ფორმულის გამოყენებით, შეგიძლიათ დაწეროთ ფორმულის რამდენიმე ვერსია დენის მუშაობის გამოსათვლელად:

ენერგიის შენარჩუნების კანონის მიხედვით:

სამუშაო უდრის მიკროსქემის მონაკვეთის ენერგიის ცვლილებას, ამიტომ დირიჟორის მიერ გამოთავისუფლებული ენერგია უდრის დენის მუშაობას.

SI სისტემაში:

ჯოულ-ლენცის კანონი

როდესაც დენი გადის გამტარში, გამტარი თბება და სითბოს გაცვლა ხდება გარემოსთან, ე.ი. გამტარი სითბოს ასხივებს მის გარშემო მყოფ სხეულებს.

სითბოს რაოდენობა, რომელიც გამოყოფს გამტარს, რომელიც ატარებს დენს გარემოში, უდრის დენის სიძლიერის კვადრატის ნამრავლს, გამტარის წინააღმდეგობას და დირიჟორში დენის გავლის დროს.

ენერგიის კონსერვაციის კანონის მიხედვით, გამტარის მიერ გამოთავისუფლებული სითბოს რაოდენობა რიცხობრივად უდრის გამტარში გამავალი დენის მუშაობას იმავე დროს.

SI სისტემაში:

[Q] = 1 ჯ

DC სიმძლავრე

დროის t დროს დენის მიერ შესრულებული სამუშაოს თანაფარდობა ამ დროის ინტერვალთან.

SI სისტემაში:

სუპერგამტარობის ფენომენი

დაბალი ტემპერატურის ზეგამტარობის აღმოჩენა:
1911 წ - ჰოლანდიელი მეცნიერი კამერლინგი - ონესი
შეინიშნება ულტრა დაბალ ტემპერატურაზე (25 K-ზე ქვემოთ) ბევრ ლითონსა და შენადნობში;
ასეთ ტემპერატურებზე, ამ ნივთიერებების წინააღმდეგობა მცირდება.

1957 წელს მიეცა სუპერგამტარობის ფენომენის თეორიული ახსნა:
კუპერი (აშშ), ბოგოლიუბოვი (სსრკ)

1957 წ კოლინზის ექსპერიმენტი: დენი დახურულ წრეში დენის წყაროს გარეშე არ ჩერდებოდა 2,5 წლის განმავლობაში.

1986 წელს აღმოაჩინეს მაღალტემპერატურული ზეგამტარობა (100 K-ზე) (ლითონ-კერამიკისათვის).

ზეგამტარობის მიღწევის სირთულე:
- ნივთიერების ძლიერი გაგრილების საჭიროება

განაცხადის სფერო:
- ძლიერი მაგნიტური ველების მიღება;
- მძლავრი ელექტრომაგნიტები ზეგამტარი გრაგნილით ამაჩქარებლებსა და გენერატორებში.

ამჟამად ენერგეტიკის სექტორში არსებობს დიდი პრობლემა
- ელექტროენერგიის დიდი დანაკარგები გადაცემის დროსმისი მავთულით.

შესაძლო გამოსავალიპრობლემები:
ზეგამტარობით, გამტარების წინააღმდეგობა არის დაახლოებით 0
და ენერგიის დანაკარგები მკვეთრად მცირდება.

ყველაზე მაღალი ზეგამტარი ტემპერატურის მქონე ნივთიერება
1988 წელს აშშ-ში -148°C ტემპერატურაზე მიიღეს სუპერგამტარობის ფენომენი. გამტარი იყო ტალიუმის, კალციუმის, ბარიუმის და სპილენძის ოქსიდების ნარევი - Tl2Ca2Ba2Cu3Ox.

ნახევარგამტარი -

ნივთიერება, რომლის წინაღობა შეიძლება განსხვავდებოდეს ფართო დიაპაზონში და ძალიან სწრაფად მცირდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად, რაც ნიშნავს, რომ ელექტრული გამტარობა (1/R) იზრდება.
- შეინიშნება სილიციუმში, გერმანიუმში, სელენში და ზოგიერთ ნაერთში.

გამტარობის მექანიზმინახევარგამტარებში

ნახევარგამტარ კრისტალებს აქვთ ატომური კრისტალური ბადე, სადაც გარე ელექტრონები კოვალენტური ბმებით უკავშირდება მეზობელ ატომებს.
დაბალ ტემპერატურაზე, სუფთა ნახევარგამტარებს არ აქვთ თავისუფალი ელექტრონები და იქცევიან როგორც იზოლატორი.

ელექტრო დენი ვაკუუმში

რა არის ვაკუუმი?
- ეს არის გაზის შემცირების ხარისხი, რომლის დროსაც პრაქტიკულად არ ხდება მოლეკულების შეჯახება;

ელექტრო დენი შეუძლებელია იმიტომ იონიზებული მოლეკულების შესაძლო რაოდენობა ვერ უზრუნველყოფს ელექტროგამტარობას;
- შესაძლებელია ელექტრული დენის შექმნა ვაკუუმში, თუ იყენებთ დამუხტული ნაწილაკების წყაროს;
- დამუხტული ნაწილაკების წყაროს მოქმედება შეიძლება ეფუძნებოდეს თერმიონული გამოსხივების ფენომენს.

თერმიონული ემისია

- ეს არის ელექტრონების გამოსხივება მყარი ან თხევადი სხეულების მიერ, როდესაც ისინი თბება ტემპერატურამდე, რომელიც შეესაბამება ცხელი ლითონის ხილულ ნათებას.
გახურებული ლითონის ელექტროდი განუწყვეტლივ ასხივებს ელექტრონებს, აყალიბებს ელექტრონის ღრუბელს თავის გარშემო.
წონასწორობის მდგომარეობაში ელექტროდების რაოდენობა, რომლებმაც დატოვეს ელექტროდი, უდრის მასში დაბრუნებული ელექტრონების რაოდენობას (რადგან ელექტროდი დადებითად დამუხტული ხდება ელექტრონების დაკარგვისას).
რაც უფრო მაღალია ლითონის ტემპერატურა, მით უფრო მაღალია ელექტრონული ღრუბლის სიმკვრივე.

ვაკუუმ დიოდი

ვაკუუმში ელექტრული დენი შესაძლებელია ვაკუუმურ მილებში.
ვაკუუმური მილი არის მოწყობილობა, რომელიც იყენებს თერმიონული გამოსხივების ფენომენს.

ვაკუუმის დიოდი არის ორ ელექტროდის (A - ანოდი და K - კათოდური) ელექტრონული მილი.
შუშის კონტეინერის შიგნით იქმნება ძალიან დაბალი წნევა

H - ძაფი მოთავსებულია კათოდის შიგნით მის გასათბობად. გაცხელებული კათოდის ზედაპირი ასხივებს ელექტრონებს. თუ ანოდი უკავშირდება დენის წყაროს +-ს, ხოლო კათოდი - -, მაშინ წრე მიედინება
მუდმივი თერმიონული დენი. ვაკუუმ დიოდს აქვს ცალმხრივი გამტარობა.
იმათ. ანოდში დენი შესაძლებელია, თუ ანოდის პოტენციალი უფრო მაღალია, ვიდრე კათოდური პოტენციალი. ამ შემთხვევაში, ელექტრონული ღრუბლიდან ელექტრონები იზიდავს ანოდს, რაც ქმნის ელექტრულ დენს ვაკუუმში.

ვაკუუმ დიოდის დენის ძაბვის მახასიათებელი.

დაბალი ანოდის ძაბვის დროს კათოდის მიერ გამოსხივებული ყველა ელექტრონი არ აღწევს ანოდს და ელექტრული დენი მცირეა. მაღალი ძაბვის დროს დენი აღწევს გაჯერებას, ე.ი. მაქსიმალური მნიშვნელობა.
ვაკუუმის დიოდი გამოიყენება ალტერნატიული დენის გასასწორებლად.

დენი დიოდური რექტიფიკატორის შესასვლელში:

გამომასწორებელი გამომავალი დენი:

ელექტრონული სხივები

ეს არის სწრაფად მფრინავი ელექტრონების ნაკადი ვაკუუმურ მილებში და გაზის გამონადენ მოწყობილობებში.

ელექტრონული სხივების თვისებები:

გადახრები ელექტრულ ველებში;
- გადახრის მაგნიტურ ველებში ლორენცის ძალის გავლენის ქვეშ;
- როდესაც ნივთიერებაზე მოხვედრილი სხივი შენელებულია, ჩნდება რენტგენის გამოსხივება;
- იწვევს ზოგიერთი მყარი და სითხის ბზინვარებას (ლუმინესცენციას) (ლუმინოფორები);
- გაათბეთ ნივთიერება მასთან შეხებით.

კათოდური სხივის მილი (CRT)

გამოყენებულია ელექტრონული სხივების თერმიონული ემისიის ფენომენები და თვისებები.

CRT შედგება ელექტრონული იარაღისგან, ჰორიზონტალური და ვერტიკალური დეფლექტორებისგან
ელექტროდის ფირფიტები და ეკრანი.
ელექტრონულ იარაღში გაცხელებული კათოდის მიერ გამოსხივებული ელექტრონები გადის საკონტროლო ქსელის ელექტროდში და აჩქარებულია ანოდებით. ელექტრონული იარაღი ფოკუსირებს ელექტრონის სხივს წერტილში და ცვლის ეკრანზე შუქის სიკაშკაშეს. გადახრილი ჰორიზონტალური და ვერტიკალური ფირფიტები საშუალებას გაძლევთ გადაიტანოთ ელექტრონული სხივი ეკრანზე ეკრანის ნებისმიერ წერტილში. მილის ეკრანი დაფარულია ფოსფორით, რომელიც ანათებს ელექტრონებით დაბომბვისას.

არსებობს ორი ტიპის მილები:

1) ელექტრონული სხივის ელექტროსტატიკური კონტროლით (ელექტრული სხივის გადახრა მხოლოდ ელექტრული ველით);
2) ელექტრომაგნიტური კონტროლით (დამატებულია მაგნიტური გადახრის ხვეულები).

CRT-ის ძირითადი აპლიკაციები:

სურათის მილები სატელევიზიო აღჭურვილობაში;
კომპიუტერული დისპლეები;
ელექტრონული ოსცილოსკოპი საზომი ტექნოლოგიაში.

ელექტრო დენი გაზებში

ნორმალურ პირობებში გაზი არის დიელექტრიკი, ე.ი. იგი შედგება ნეიტრალური ატომებისა და მოლეკულებისგან და არ შეიცავს ელექტრული დენის თავისუფალ მატარებლებს.
გამტარი გაზი არის იონიზებული გაზი. იონიზებულ გაზს აქვს ელექტრონ-იონური გამტარობა.

ჰაერი არის დიელექტრიკი ელექტროგადამცემ ხაზებში, ჰაერის კონდენსატორებში და საკონტაქტო კონცენტრატორებში.

ჰაერი გამტარია, როდესაც ელვა, ელექტრული ნაპერწკალი ან შედუღების რკალი ჩნდება.

გაზის იონიზაცია

ეს არის ნეიტრალური ატომების ან მოლეკულების დაშლა დადებით იონებად და ელექტრონებად ატომებიდან ელექტრონების ამოღებით. იონიზაცია ხდება, როდესაც გაზი თბება ან ექვემდებარება რადიაციას (UV, რენტგენის სხივები, რადიოაქტიური) და აიხსნება ატომებისა და მოლეკულების დაშლით მაღალი სიჩქარით შეჯახების დროს.

გაზის გამონადენი

ეს არის ელექტრული დენი იონიზებულ აირებში.
მუხტის მატარებლები არიან დადებითი იონები და ელექტრონები. გაზის გამონადენი შეინიშნება გაზგამშვებ მილებში (ნათურებში) ელექტრული ან მაგნიტური ველის ზემოქმედებისას.

დამუხტული ნაწილაკების რეკომბინაცია

- გაზი წყვეტს გამტარობას, თუ იონიზაცია შეჩერდება, ეს ხდება რეკომბინაციის (საპირისპიროდ დამუხტული ნაწილაკების გაერთიანების) შედეგად.

არის თვითმდგრადი და არამდგრადი გაზის გამონადენი.

არამდგრადი გაზის გამონადენი

თუ იონიზატორის მოქმედება შეჩერებულია, გამონადენიც შეჩერდება.

როდესაც გამონადენი აღწევს გაჯერებას, გრაფიკი ხდება ჰორიზონტალური. აქ გაზის ელექტრული გამტარობა გამოწვეულია მხოლოდ იონიზატორის მოქმედებით.

თვითშენარჩუნებული გაზის გამონადენი

ამ შემთხვევაში გაზის გამონადენი გრძელდება გარე იონიზატორის შეწყვეტის შემდეგაც დარტყმის იონიზაციის შედეგად წარმოქმნილი იონებისა და ელექტრონების გამო (= ელექტროშოკის იონიზაცია); ხდება მაშინ, როდესაც ელექტროდებს შორის პოტენციური სხვაობა იზრდება (ელექტრონული ზვავი ხდება).
არათვითმდგრადი გაზის გამონადენი შეიძლება გარდაიქმნას თვითმდგრად გაზის გამონადენად, როდესაც Ua = აალება.

გაზის ელექტრული დაშლა

არამდგრადი აირის გამონადენის თვითმდგრადში გადასვლის პროცესი.

ხდება თვითშენარჩუნებული გაზის გამონადენი 4 ტიპი:

1. დნობა - დაბალ წნევაზე (რამდენიმე მმ Hg-მდე) - შეინიშნება გაზის სინათლის მილებში და გაზის ლაზერებში.
2. ნაპერწკალი - ნორმალურ წნევაზე და მაღალი ელექტრული ველის სიძლიერეზე (ელვა - დენის სიმძლავრე ასიათასობით ამპერამდე).
3. კორონა - ნორმალურ წნევაზე არაერთგვაროვან ელექტრულ ველში (წვერზე).
4. რკალი - მაღალი დენის სიმკვრივე, დაბალი ძაბვა ელექტროდებს შორის (არის ტემპერატურა რკალის არხში -5000-6000 გრადუსი ცელსიუსი); დაფიქსირდა პროჟექტორებში და საპროექციო ფილმების აღჭურვილობაში.

ეს გამონადენი შეინიშნება:

smoldering - ფლუორესცენტურ ნათურებში;
ნაპერწკალი - ელვაში;
კორონა - ელექტრო ნალექებში, ენერგიის გაჟონვის დროს;
რკალი - შედუღების დროს, ვერცხლისწყლის ნათურებში.

პლაზმა

ეს არის იონიზაციის მაღალი ხარისხის ნივთიერების აგრეგაციის მეოთხე მდგომარეობა მაღალ ტემპერატურაზე მოლეკულების მაღალი სიჩქარით შეჯახების გამო; გვხვდება ბუნებაში: იონოსფერო - სუსტად იონიზირებული პლაზმა, მზე - სრულად იონიზირებული პლაზმა; ხელოვნური პლაზმა - გაზგამშვებ ნათურებში.

პლაზმა შეიძლება იყოს:

დაბალი ტემპერატურა - 100000K-ზე ნაკლებ ტემპერატურაზე;
მაღალი ტემპერატურა - 100000K-ზე მაღლა ტემპერატურაზე.

პლაზმის ძირითადი თვისებები:

მაღალი ელექტროგამტარობა
- ძლიერი ურთიერთქმედება გარე ელექტრულ და მაგნიტურ ველებთან.

ტემპერატურაზე

ნებისმიერი ნივთიერება არის პლაზმურ მდგომარეობაში.

საინტერესოა, რომ სამყაროში არსებული მატერიის 99% პლაზმაა

სატესტო კითხვები ტესტირებისთვის

Გეგმა:

შესავალი

• 1 Ძირითადი ცნებები
• 2 ძირითადი განტოლებები
• 3 ელექტროდინამიკის შინაარსი
• 4 ელექტროდინამიკის სექციები
• 5 განაცხადის ღირებულება
• 6 ისტორია

შესავალი

ელექტროდინამიკა- ფიზიკის ფილიალი, რომელიც სწავლობს ელექტრომაგნიტურ ველს ყველაზე ზოგად შემთხვევაში (ანუ განიხილება დროზე დამოკიდებული ცვლადი ველები) და მის ურთიერთქმედება სხეულებთან, რომლებსაც აქვთ ელექტრული მუხტი (ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედება). ელექტროდინამიკის საგანი მოიცავს ელექტრულ და მაგნიტურ მოვლენებს შორის კავშირს, ელექტრომაგნიტურ გამოსხივებას (სხვადასხვა პირობებში, როგორც თავისუფალ, ასევე მატერიასთან ურთიერთქმედების სხვადასხვა შემთხვევაში), ელექტრო დენს (ზოგადად, ცვლადი) და მის ურთიერთქმედებას ელექტრომაგნიტურ ველთან (ელექტრული დენი). შეიძლება ჩაითვალოს, როდესაც ეს არის მოძრავი დამუხტული ნაწილაკების კრებული). დამუხტულ სხეულებს შორის ნებისმიერი ელექტრული და მაგნიტური ურთიერთქმედება თანამედროვე ფიზიკაში განიხილება როგორც ელექტრომაგნიტური ველის მეშვეობით და, შესაბამისად, ასევე ელექტროდინამიკის საგანია.

ყველაზე ხშირად ტერმინის ქვეშ ელექტროდინამიკანაგულისხმევად გასაგებია კლასიკური (რომელიც არ მოქმედებს კვანტურ ეფექტებზე) ელექტროდინამიკა; ელექტრომაგნიტური ველის თანამედროვე კვანტური თეორიისა და დამუხტულ ნაწილაკებთან მისი ურთიერთქმედების აღსანიშნავად ჩვეულებრივ გამოიყენება სტაბილური ტერმინი კვანტური ელექტროდინამიკა.

1. ძირითადი ცნებები

ელექტროდინამიკაში გამოყენებული ძირითადი ცნებები მოიცავს:

• ელექტრომაგნიტური ველი არის ელექტროდინამიკის შესწავლის მთავარი საგანი, მატერიის სახეობა, რომელიც ვლინდება დამუხტულ სხეულებთან ურთიერთობისას. ისტორიულად იყოფა ორ სფეროდ:
  • ელექტრული ველი - შექმნილი ნებისმიერი დამუხტული სხეულის ან მონაცვლეობითი მაგნიტური ველის მიერ, მოქმედებს ნებისმიერ დამუხტულ სხეულზე.
  • მაგნიტური ველი - შექმნილია დამუხტული სხეულების გადაადგილებით, დამუხტული სხეულების სპინით და მონაცვლეობით ელექტრული ველებით, გავლენას ახდენს მოძრავ მუხტებზე და დამუხტულ სხეულებზე სპინით.
• ელექტრული მუხტი არის სხეულების თვისება, რომელიც საშუალებას აძლევს მათ შექმნან ელექტრომაგნიტური ველები, ასევე ურთიერთქმედება ამ ველებთან.
• ელექტრომაგნიტური პოტენციალი არის 4 ვექტორიანი ფიზიკური სიდიდე, რომელიც მთლიანად განსაზღვრავს ელექტრომაგნიტური ველის განაწილებას სივრცეში. მონიშნეთ:
  • ელექტროსტატიკური პოტენციალი - 4 ვექტორის დროის კომპონენტი
  • ვექტორული პოტენციალი არის სამგანზომილებიანი ვექტორი, რომელიც წარმოიქმნება 4 ვექტორის დარჩენილი კომპონენტებით.
• პოინტინგის ვექტორი არის ვექტორული ფიზიკური სიდიდე, რომელსაც აქვს ელექტრომაგნიტური ველის ენერგიის ნაკადის სიმკვრივის მნიშვნელობა.

2. ძირითადი განტოლებები

ძირითადი განტოლებები, რომლებიც აღწერს ელექტრომაგნიტური ველის ქცევას და მის ურთიერთქმედებას დამუხტულ სხეულებთან არის:

• მაქსველის განტოლებები, რომლებიც განსაზღვრავენ თავისუფალი ელექტრომაგნიტური ველის ქცევას ვაკუუმში და გარემოში, ასევე ველის წარმოქმნას წყაროების მიხედვით. ამ განტოლებებს შორისაა:
  • ფარადეის ინდუქციის კანონი, რომელიც განსაზღვრავს ელექტრული ველის წარმოქმნას ალტერნატიული მაგნიტური ველით.
  • მაგნიტური ველის ცირკულაციის თეორემა მაქსველის მიერ შემოტანილი გადაადგილების დენების დამატებით განსაზღვრავს მაგნიტური ველის წარმოქმნას მუხტების გადაადგილებით და ალტერნატიული ელექტრული ველით.
  • გაუსის თეორემა ელექტრული ველისთვის, რომელიც განსაზღვრავს ელექტროსტატიკური ველის წარმოქმნას მუხტების მიხედვით.
  • მაგნიტური ველის ხაზების დახურვის კანონი.
• ლორენცის ძალის გამოხატულება, რომელიც განსაზღვრავს ელექტრომაგნიტურ ველში მდებარე მუხტზე მოქმედ ძალას.
• ჯოულ-ლენცის კანონი, რომელიც განსაზღვრავს სითბოს დაკარგვის რაოდენობას სასრულ გამტარ გარემოში, მასში ელექტრული ველის არსებობისას.

განსაკუთრებული მნიშვნელობის განსაკუთრებული განტოლებებია:

• კულონის კანონი, რომელიც აერთიანებს გაუსის თეორემას ელექტრული ველისა და ლორენცის ძალისთვის და განსაზღვრავს ორი წერტილის მუხტის ელექტროსტატიკურ ურთიერთქმედებას.
• ამპერის კანონი, რომელიც განსაზღვრავს მაგნიტურ ველში მოთავსებულ ელემენტარულ დენზე მოქმედ ძალას.
• პოინტინგის თეორემა, რომელიც გამოხატავს ენერგიის შენარჩუნების კანონს ელექტროდინამიკაში.

3. ელექტროდინამიკის შინაარსი

კლასიკური ელექტროდინამიკის ძირითადი შინაარსია ელექტრომაგნიტური ველის თვისებების აღწერა და მისი ურთიერთქმედება დამუხტულ სხეულებთან (დამუხტული სხეულები "წარმოქმნის" ელექტრომაგნიტურ ველს, არის მისი "წყაროები", ხოლო ელექტრომაგნიტური ველი თავის მხრივ მოქმედებს დამუხტულ სხეულებზე, ქმნის ელექტრომაგნიტური ძალები). ეს აღწერა, გარდა ძირითადი ობიექტებისა და რაოდენობების განსაზღვრისა, როგორიცაა ელექტრული მუხტი, ელექტრული ველი, მაგნიტური ველი, ელექტრომაგნიტური პოტენციალი, მცირდება მაქსველის განტოლებამდე ამა თუ იმ ფორმით და ლორენცის ძალის ფორმულამდე, ასევე ეხება ზოგიერთ დაკავშირებულ საკითხს ( დაკავშირებულია მათემატიკურ ფიზიკასთან, აპლიკაციებთან, დამხმარე სიდიდეებთან და დამხმარე ფორმულებთან, რომლებიც მნიშვნელოვანია პროგრამებისთვის, როგორიცაა დენის სიმკვრივის ვექტორი ან ემპირიული ომის კანონი). ეს აღწერა ასევე მოიცავს ენერგიის, იმპულსის, ელექტრომაგნიტური ველის მიერ კუთხური იმპულსის შენარჩუნებისა და გადაცემის საკითხებს, მათ შორის ენერგიის სიმკვრივის ფორმულებს, პოინტინგის ვექტორს და ა.შ.

ზოგჯერ, ელექტროდინამიკური ეფექტები (ელექტროსტატიკისგან განსხვავებით) გაგებულია, როგორც ის მნიშვნელოვანი განსხვავებები ელექტრომაგნიტური ველის ქცევის ზოგად შემთხვევას შორის (მაგალითად, დინამიური ურთიერთობა ელექტრული და მაგნიტური ველის შეცვლას შორის) სტატიკური შემთხვევისგან, რაც ქმნის კონკრეტულს. სტატიკური შემთხვევა გაცილებით მარტივია აღსაწერად, გასაგებად და გამოსათვლელად.

4. ელექტროდინამიკის სექციები

• ელექტროსტატიკა აღწერს სტატიკური ელექტრული ველის (რომელიც დროთა განმავლობაში არ იცვლება ან იმდენად ნელა იცვლება, რომ „ელექტროდინამიკური ეფექტები“ ზემოთ აღწერილი გაგებით შეიძლება უგულებელყო) ელექტრული ველის თვისებებს და მის ურთიერთქმედებას ელექტრულად დამუხტულ სხეულებთან (ელექტრული მუხტები).
• მაგნიტოსტატიკა სწავლობს პირდაპირ დენებს და მუდმივ მაგნიტურ ველებს (ველები არ იცვლება დროთა განმავლობაში ან ისე ნელა იცვლება, რომ ამ ცვლილებების სიჩქარე შეიძლება უგულებელვყოთ გამოთვლაში), ასევე მათ ურთიერთქმედებას.
• უწყვეტი ელექტროდინამიკა იკვლევს ელექტრომაგნიტური ველების ქცევას უწყვეტ მედიაში.
• რელატივისტური ელექტროდინამიკა განიხილავს ელექტრომაგნიტურ ველებს მოძრავ მედიაში.

5. განაცხადის ღირებულება

ელექტროდინამიკა საფუძვლად უდევს ფიზიკურ ოპტიკას, რადიოტალღების გავრცელების ფიზიკას და ასევე მოიცავს თითქმის მთელ ფიზიკას, რადგან ფიზიკის თითქმის ყველა დარგს უწევს საქმე ელექტრულ ველებთან და მუხტებთან და ხშირად მათ არატრივიალურ სწრაფ ცვლილებებთან და მოძრაობებთან. გარდა ამისა, ელექტროდინამიკა არის სამაგალითო ფიზიკური თეორია (როგორც მისი კლასიკური, ასევე კვანტური ვერსიით), რომელიც აერთიანებს გამოთვლებისა და პროგნოზების ძალიან მაღალ სიზუსტეს თავის სფეროში დაბადებული თეორიული იდეების გავლენას თეორიული ფიზიკის სხვა სფეროებზე.

ელექტროდინამიკას დიდი მნიშვნელობა აქვს ტექნოლოგიაში და საფუძვლად უდევს: რადიოინჟინერიას, ელექტროტექნიკას, კავშირგაბმულობის სხვადასხვა დარგებს და რადიოს.

6. ისტორია

ელექტრულ და მაგნიტურ ფენომენებს შორის კავშირის პირველი დადასტურება იყო ოერსტედის ექსპერიმენტული აღმოჩენა 1819-1820 წლებში ელექტრული დენით მაგნიტური ველის წარმოქმნის შესახებ. მან ასევე გამოთქვა იდეა ელექტრული და მაგნიტური პროცესების გარკვეული ურთიერთქმედების შესახებ დირიჟორის მიმდებარე სივრცეში, მაგრამ საკმაოდ გაურკვეველი ფორმით.

1831 წელს მაიკლ ფარადეიმ ექსპერიმენტულად აღმოაჩინა ელექტრომაგნიტური ინდუქციის ფენომენი და კანონი, რომელიც გახდა პირველი ნათელი მტკიცებულება ელექტრული და მაგნიტური ველების პირდაპირი დინამიური ურთიერთობის შესახებ. მან ასევე შეიმუშავა (ელექტრული და მაგნიტური ველების მიმართ) ფიზიკური ველის კონცეფციის საფუძვლები და რამდენიმე ძირითადი თეორიული კონცეფცია, რომელიც შესაძლებელს ხდის ფიზიკური ველების აღწერას, ასევე იწინასწარმეტყველა ელექტრომაგნიტური ტალღების არსებობა 1832 წელს.

1864 წელს ჯ. მაქსველმა პირველად გამოაქვეყნა "კლასიკური ელექტროდინამიკის" განტოლებების სრული სისტემა, რომელიც აღწერს ელექტრომაგნიტური ველის ევოლუციას და მის ურთიერთქმედებას მუხტებთან და დენებთან. მან გააკეთა თეორიულად დაფუძნებული ვარაუდი, რომ სინათლე არის ელექტრომაგნიტური ტალღა, ე.ი. ელექტროდინამიკის ობიექტი.

ელექტროდინამიკა… ორთოგრაფიული ლექსიკონი-საცნობარო წიგნი

ელექტრომაგნიტური ველის ქცევის კლასიკური თეორია (არაკვანტური), რომელიც ახორციელებს ელექტრულ ურთიერთქმედებას. მუხტები (ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედება). კლასიკური კანონები მაკროსკოპული E. ჩამოყალიბებულია მაქსველის განტოლებებში, რაც საშუალებას იძლევა ... ფიზიკური ენციკლოპედია

- (სიტყვიდან ელექტროენერგია და ბერძნული dinamis ძალა). ფიზიკის ნაწილი, რომელიც ეხება ელექტრული დენების მოქმედებას. რუსულ ენაში შეტანილი უცხო სიტყვების ლექსიკონი. Chudinov A.N., 1910. ELECTRODYNAMICS სიტყვიდან ელექტროენერგია და ბერძნ. დინამიკა, ძალა... რუსული ენის უცხო სიტყვების ლექსიკონი

თანამედროვე ენციკლოპედია

ელექტროდინამიკა- კლასიკური, არაკვანტური ელექტრომაგნიტური პროცესების თეორია, რომელშიც მთავარ როლს ასრულებს დამუხტული ნაწილაკების ურთიერთქმედება სხვადასხვა მედიასა და ვაკუუმში. ელექტროდინამიკის ფორმირებას წინ უძღოდა C. Coulomb, J. Biot, F. Savart, ... ... შრომები. ილუსტრირებული ენციკლოპედიური ლექსიკონი

ელექტრომაგნიტური პროცესების კლასიკური თეორია სხვადასხვა მედიასა და ვაკუუმში. მოიცავს ფენომენების უზარმაზარ კომპლექსს, რომელშიც მთავარ როლს ასრულებს ელექტრომაგნიტური ველის მეშვეობით დამუხტული ნაწილაკების ურთიერთქმედება... დიდი ენციკლოპედიური ლექსიკონი

ელექტროდინამიკა, ფიზიკაში, ველი, რომელიც სწავლობს ელექტრულ და მაგნიტურ ველებსა და დამუხტულ სხეულებს შორის ურთიერთქმედებას. ეს დისციპლინა მე-19 საუკუნეში დაიწყო. თავისი თეორიული ნაშრომებით ჯეიმს MAXWELL-ით იგი მოგვიანებით გახდა... ... სამეცნიერო და ტექნიკური ენციკლოპედიური ლექსიკონი

ელექტროდინამიკა, ელექტროდინამიკა და მრავალი სხვა. არა, ქალი (იხ. ელექტროენერგია და დინამიკა) (ფიზიკური). ფიზიკის კათედრა, ელექტრული დენის, ელექტრული დენის თვისებების შესწავლა მოძრაობაში; ჭიანჭველა. ელექტროსტატიკა. უშაკოვის განმარტებითი ლექსიკონი. დ.ნ. უშაკოვი. 1935 1940… უშაკოვის განმარტებითი ლექსიკონი

ელექტროდინამიკა და, გ. (სპეციალისტი.). ელექტრომაგნიტური პროცესების თეორია სხვადასხვა მედიასა და ვაკუუმში. ოჟეგოვის განმარტებითი ლექსიკონი. ს.ი. ოჟეგოვი, ნ.იუ. შვედოვა. 1949 1992… ოჟეგოვის განმარტებითი ლექსიკონი

არსებითი სახელი, სინონიმების რაოდენობა: 2 დინამიკა (18) ფიზიკა (55) ASIS სინონიმების ლექსიკონი. ვ.ნ. ტრიშინი. 2013… სინონიმური ლექსიკონი

ელექტროდინამიკა- - [A.S. Goldberg. ინგლისურ-რუსული ენერგეტიკული ლექსიკონი. 2006] ენერგეტიკის თემები ზოგად EN ელექტროდინამიკაში ... ტექნიკური მთარგმნელის გზამკვლევი

წიგნები

• ელექტროდინამიკა, A.E. Ivanov. ეს სახელმძღვანელო თვითკმარია: მასში წარმოდგენილია ლექციები, რომლებსაც რამდენიმე წლის განმავლობაში კითხულობდა ასოცირებული პროფესორი MSTU-ს სპეციალიზებულ საგანმანათლებლო და სამეცნიერო ცენტრში. ნ.ე.ბაუმანი...
• ელექტროდინამიკა, სერგეი ანატოლიევიჩ ივანოვი. ...

განმარტება 1

ელექტროდინამიკა არის ფიზიკის უზარმაზარი და მნიშვნელოვანი დარგი, რომელიც სწავლობს ელექტრომაგნიტური ველის კლასიკურ, არაკვანტურ თვისებებს და დადებითად დამუხტული მაგნიტური მუხტების მოძრაობას, რომლებიც ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან ამ ველის გამოყენებით.

სურათი 1. მოკლედ ელექტროდინამიკის შესახებ. ავტორი24 - სტუდენტური ნამუშევრების ონლაინ გაცვლა

ელექტროდინამიკა, როგორც ჩანს, არის პრობლემების სხვადასხვა ფორმულირების ფართო სპექტრი და მათი გონივრული გადაწყვეტილებები, სავარაუდო მეთოდები და სპეციალური შემთხვევები, რომლებიც გაერთიანებულია ერთ მთლიანობაში ზოგადი საწყისი კანონებითა და განტოლებებით. ეს უკანასკნელი, რომელიც წარმოადგენს კლასიკური ელექტროდინამიკის ძირითად ნაწილს, დეტალურად არის წარმოდგენილი მაქსველის ფორმულებში. ამჟამად მეცნიერები აგრძელებენ ამ სფეროს პრინციპების შესწავლას ფიზიკაში, მისი აგების ჩონჩხი, სხვა სამეცნიერო სფეროებთან ურთიერთობა.

კულონის კანონი ელექტროდინამიკაში შემდეგნაირად აღინიშნება: $F= \frac (kq1q2) (r2)$, სადაც $k= \frac (9 \cdot 10 (H \cdot m)) (Kl)$. ელექტრული ველის სიძლიერის განტოლება იწერება შემდეგნაირად: $E= \frac (F)(q)$ და მაგნიტური ველის ინდუქციის ვექტორის ნაკადი $∆Ф=В∆S \cos (a)$.

ელექტროდინამიკაში, პირველ რიგში, შესწავლილია თავისუფალი მუხტები და მუხტების სისტემები, რომლებიც ხელს უწყობენ უწყვეტი ენერგიის სპექტრის გააქტიურებას. ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების კლასიკურ აღწერას ხელს უწყობს ის ფაქტი, რომ ის ეფექტურია უკვე დაბალი ენერგიის ლიმიტში, როდესაც ნაწილაკების და ფოტონების ენერგეტიკული პოტენციალი მცირეა ელექტრონის დანარჩენ ენერგიასთან შედარებით.

ასეთ სიტუაციებში ხშირად არ ხდება დამუხტული ნაწილაკების განადგურება, ვინაიდან ხდება მხოლოდ მათი არასტაბილური მოძრაობის მდგომარეობის თანდათანობითი ცვლილება დაბალი ენერგიის დიდი რაოდენობის ფოტონების გაცვლის შედეგად.

შენიშვნა 1

თუმცა, საშუალო ნაწილაკების მაღალი ენერგიების დროსაც კი, მიუხედავად რყევების მნიშვნელოვანი როლისა, ელექტროდინამიკა შეიძლება წარმატებით იქნას გამოყენებული სტატისტიკურად საშუალო, მაკროსკოპული მახასიათებლებისა და პროცესების ყოვლისმომცველი აღწერისთვის.

ელექტროდინამიკის ძირითადი განტოლებები

ძირითადი ფორმულები, რომლებიც აღწერს ელექტრომაგნიტური ველის ქცევას და მის პირდაპირ ურთიერთქმედებას დამუხტულ სხეულებთან, არის მაქსველის განტოლებები, რომლებიც განსაზღვრავენ თავისუფალი ელექტრომაგნიტური ველის სავარაუდო მოქმედებებს საშუალო და ვაკუუმში, აგრეთვე ველის ზოგად წარმოქმნას წყაროების მიხედვით.

ფიზიკის ამ დებულებებს შორის შეიძლება გამოვყოთ:

• გაუსის თეორემა ელექტრული ველისთვის - განკუთვნილია დადებითი მუხტების მიერ ელექტროსტატიკური ველის წარმოქმნის დასადგენად;
• დახურული ველის ხაზების ჰიპოთეზა - ხელს უწყობს პროცესების ურთიერთქმედებას თავად მაგნიტურ ველში;
• ფარადეის ინდუქციის კანონი - ადგენს ელექტრული და მაგნიტური ველების წარმოქმნას გარემოს ცვლადი თვისებებით.

ზოგადად, ამპერ-მაქსველის თეორემა არის უნიკალური იდეა მაგნიტურ ველში ხაზების ცირკულაციის შესახებ მაქსველის მიერ შემოტანილი გადაადგილების დენების თანდათანობითი დამატებით, რაც ზუსტად განსაზღვრავს მაგნიტური ველის ტრანსფორმაციას მუხტების გადაადგილებით და ალტერნატიული მოქმედებით. ელექტრული ველი.

მუხტი და ძალა ელექტროდინამიკაში

ელექტროდინამიკაში, ელექტრომაგნიტური ველის ძალისა და მუხტის ურთიერთქმედება მომდინარეობს ელექტრული მუხტის $q$, ენერგიის $E$ და მაგნიტური $B$ ველების შემდეგი ერთობლივი განმარტებიდან, რომლებიც ჩამოყალიბებულია, როგორც ფუნდამენტური ფიზიკური კანონი, რომელიც დაფუძნებულია მთლიანზე. ექსპერიმენტული მონაცემების ნაკრები. ლორენცის ძალის ფორმულა (გარკვეული სიჩქარით მოძრავი წერტილის მუხტის იდეალიზაციის ფარგლებში) იწერება $v$ სიჩქარის ჩანაცვლებით.

გამტარები ხშირად შეიცავს მუხტების უზარმაზარ რაოდენობას, შესაბამისად, ეს მუხტები საკმაოდ კომპენსირებულია: დადებითი და უარყოფითი მუხტების რაოდენობა ყოველთვის ერთმანეთის ტოლია. შესაბამისად, მთლიანი ელექტრული ძალა, რომელიც მუდმივად მოქმედებს გამტარზე, ასევე ნულია. დირიჟორში ცალკეულ მუხტებზე მოქმედი მაგნიტური ძალები საბოლოოდ არ ანაზღაურდება, რადგან დენის არსებობისას მუხტების მოძრაობის სიჩქარე ყოველთვის განსხვავებულია. მაგნიტურ ველში გამტარის მოქმედების განტოლება დენთან შეიძლება დაიწეროს შემდეგნაირად: $G = |v ⃗ |s \cos(a) $

თუ ჩვენ შევისწავლით არა სითხეს, არამედ დამუხტული ნაწილაკების სრულ და სტაბილურ ნაკადს, როგორც დენი, მაშინ მთლიანი ენერგეტიკული პოტენციალი, რომელიც გადის ხაზობრივად ფართობზე $1s$ იქნება დენის სიძლიერე ტოლი: $I = ρ| \vec (v) |s \cos(a) $, სადაც $ρ$ არის დამუხტვის სიმკვრივე (ერთეულ მოცულობაში მთლიან ნაკადში).

შენიშვნა 2

თუ მაგნიტური და ელექტრული ველი სისტემატურად იცვლება წერტილიდან წერტილამდე კონკრეტულ ადგილზე, მაშინ ნაწილობრივი ნაკადების გამონათქვამებსა და ფორმულებში, როგორც სითხის შემთხვევაში, საშუალო მნიშვნელობები $E ⃗ $ და $B ⃗$ საიტი უნდა იყოს შეყვანილი.

ელექტროდინამიკის განსაკუთრებული პოზიცია ფიზიკაში

ელექტროდინამიკის მნიშვნელოვანი პოზიცია თანამედროვე მეცნიერებაში შეიძლება დადასტურდეს ა.აინშტაინის ცნობილი ნაშრომით, რომელშიც დეტალურად იყო ასახული ფარდობითობის სპეციალური თეორიის პრინციპები და საფუძვლები. გამოჩენილი მეცნიერის სამეცნიერო ნაშრომს ეწოდება "მოძრავი სხეულების ელექტროდინამიკის შესახებ" და მოიცავს უამრავ მნიშვნელოვან განტოლებასა და განმარტებას.

როგორც ფიზიკის ცალკე დარგი, ელექტროდინამიკა შედგება შემდეგი სექციებისაგან:

• სტაციონარული, მაგრამ ელექტრული დამუხტული ფიზიკური სხეულებისა და ნაწილაკების ველის დოქტრინა;
• ელექტრული დენის თვისებების დოქტრინა;
• მაგნიტური ველისა და ელექტრომაგნიტური ინდუქციის ურთიერთქმედების დოქტრინა;
• ელექტრომაგნიტური ტალღების და რხევების შესწავლა.

ყველა ზემოაღნიშნული განყოფილება გაერთიანებულია ერთში დ.მაქსველის თეორემით, რომელმაც არა მხოლოდ შექმნა და წარმოადგინა ელექტრომაგნიტური ველის თანმიმდევრული თეორია, არამედ აღწერა მისი ყველა თვისება, რაც ადასტურებს მის რეალურ არსებობას. ამ კონკრეტული მეცნიერის მუშაობამ აჩვენა სამეცნიერო სამყაროს, რომ იმ დროისთვის ცნობილი ელექტრული და მაგნიტური ველები მხოლოდ ერთი ელექტრომაგნიტური ველის გამოვლინებაა, რომელიც მოქმედებს სხვადასხვა საცნობარო სისტემაში.

ფიზიკის მნიშვნელოვანი ნაწილი ეთმობა ელექტროდინამიკისა და ელექტრომაგნიტური ფენომენების შესწავლას. ეს სფერო დიდწილად ამტკიცებს ცალკე მეცნიერების სტატუსს, რადგან ის არა მხოლოდ იკვლევს ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების ყველა შაბლონს, არამედ დეტალურად აღწერს მათ მათემატიკური ფორმულების საშუალებით. ღრმა და ხანგრძლივმა კვლევამ ელექტროდინამიკაში გახსნა ახალი გზები ელექტრომაგნიტური ფენომენების პრაქტიკაში გამოყენებისთვის, მთელი კაცობრიობის სასარგებლოდ.