Електромагн?тне
поле
(також
ЕМ-поле
або
ЕМП
) ? це класичне (тобто неквантове) поле, створене рухомими електричними зарядами .
Це поле, яке опису?ться класичною електродинам?кою (класична теор?я поля), ? ? класичним аналогом квантованого тензора електромагн?тного поля в квантов?й електродинам?ц? (квантова теор?я поля). Електромагн?тне поле поширю?ться з? швидк?стю св?тла (насправд? це поле можна ?дентиф?кувати
як
св?тло) ? вза?мод?? ?з зарядами та струмами. Його квантовий аналог ? одн??ю з чотирьох фундаментальних сил природи (?нш? ? грав?тац?я ,
слабка вза?мод?я
та
сильна вза?мод?я
).
Поле можна розглядати як комб?нац?ю електричного та магн?тного пол?в . Електричне поле створю?ться нерухомими зарядами, а магн?тне ? рухомими (електричними струмами); ц? два часто описуються як джерела поля. Спос?б вза?мод?? заряд?в ? струм?в з електромагн?тним полем опису?ться р?вняннями Максвелла (де також опису?ться, як зм?нне в час? поле може створювати ?нш? поля, ? поясню?ться, чому електромагн?тне випром?нювання не потребу? жодного середовища для поширення) ? законом
сили Лоренца
.
З класично? точки зору в ?стор?? електромагнетизму, електромагн?тне поле можна розглядати як плавне, безперервне поле, що поширю?ться хвилепод?бно. Навпаки, з точки зору квантово? теор?? поля це поле розгляда?ться як квантоване; це означа?, що в?льне квантове поле (тобто невза?мод?юче поле) може бути виражене як сума Фур'? оператор?в створення та знищення в простор? енерг??-?мпульсу, тод? як ефекти вза?мод?ючого квантового поля можуть бути проанал?зован? в теор?? збурень через S-матрицю з допомога ц?лого ряду математичних прийом?в, таких як ряд Дайсона, теорема В?ка, кореляц?йн? функц??, оператори еволюц?? в час?, д?аграми Фейнмана тощо. Зверн?ть увагу, що квантоване поле все ще ? просторово безперервним; однак його
енергетичн? стани ? дискретними;
Його
значення енерг??
повинн? бути ц?лими кратними,
дискретн?
кванти енерг??, як? називаються фотонами, створен? операторами створення квантового поля . Загалом частотаквантованого поля може бути будь-яким значенням вище нуля, ? тому значення кванта енерг?? (фотона) може бути будь-яким значенням вище нуля або нав?ть безперервно зм?нюватися в час?.
Електромагн?тне поле характеризу?ться
векторними
величинами
напружен?стю електричного поля
,
вектором електрично? ?ндукц??
,
вектором магн?тно? ?ндукц??
й
напружен?стю магн?тного поля
.
У вакуум?
[1]
- ,
- .
У середовищ? ц? сп?вв?дношення несправедлив? через процеси поляризац?? та намагн?чування. В загальному випадку
- ,
- ,
де
?
вектор поляризац??
, а
?
вектор намагн?ченост?
.
Конкретний зв'язок м?ж цими величинами визнача?ться ф?зичними процесами, як? в?дбува?ться в середовищ? й опису?ться формулами, як? називаються
матер?альними сп?вв?дношеннями
.
Наприклад для однор?дних ?зотропних середовищ при слабких полях ? без врахування зап?знення й
просторово? дисперс?? матер?альн? сп?вв?дношення записуються:
- ,
- ,
де ε ?
д?електрична проникн?сть
середовища, μ ?
магн?тна проникн?сть
середовища.
У
теор?? в?дносност?
електромагн?тне поле опису?ться
4-тензором електромагн?тного поля
.
Електромагн?тне поле створю?ться
зарядами
. Непорушн? заряди створюють електричне поле, рухом? заряди ? електричне й магн?тне поле.
Необх?дно зауважити, що магн?тне поле пост?йних магн?т?в створю?ться узгодженим рухом
електрон?в
у атомах, тобто м?кроскоп?чними електричними струмами.
Електромагн?тне поле, яке породжу?ться зарядами й струмами, д?? на заряди й струми в ф?зичних т?лах.
Сила, з якою електромагн?тне поле д?? на заряджену частку назива?ться
силою Лоренца
.
Електромагн?тне поле вза?мод?? також через свою магн?тну складову з?
сп?нами
часток.
Електромагн?тне поле може виконувати
роботу
з перем?щення заряд?в й обертання магн?тних момент?в, а отже ма? потенц?альну енерг?ю. Енерг?я електромагн?тного поля W визнача?ться формулою
- ,
де ?нтегрування проводиться по всьому простору.
Зм?на енерг?? електромагн?тного поля з часом п?дпорядкову?ться
р?внянню неперервност?
- ,
де
?
вектор Пойнт?нга
, що опису?
пот?к
електромагн?тного поля.
Електромагн?тне поле створене зарядами розповсюджу?ться в простор? у вигляд?
електромагн?тних хвиль
.
Таким чином вза?мод?я заряджених т?л не ? митт?вою. Зм?на положення одного заряду виклика? зм?ну
сили, з якою в?н д?? на ?нший заряд, лише через пром?жок часу, потр?бний для того, щоб електромагн?тна хвиля подолала в?ддаль м?ж зарядами. Електромагн?тн? хвил? розповсюджуються з?
швидк?стю св?тла
.
Нос?ями електромагн?тного поля ?
фотони
? елементарн? частки ?з нульовою масою спокою.
Електромагн?тн? хвил? випром?нюються й поглинаються квантами ?з енерг??ю
.
- ↑
На ц?й стор?нц? формули записан? з використанням природно? для електромагн?тного поля системи одиниць
СГС
Г. У систем?
SI
одиниц? для вим?рювання р?зних векторних характеристик електромагн?тного поля р?зн?, й тому зам?сть р?вност? вектор?в потр?бно записувати ?хню пропорц?йн?сть.
- Сугаков В. Й.
Електродинам?ка. ?
: Вища школа, 1974. ? 271 с.
- Федорченко А. М.
Класична механ?ка ? електродинам?ка // Теоретична ф?зика. ?
: Вища школа, 1992. ? Т. 1. ? 535 с.
- Сивухин Д. В.
Электричество // Общий курс физики. ?
: Физматлит, 2006. ? Т. 3. ? 656 с.
- Тамм И. Е.
Основы теории электричества. ?
: Наука, 1989. ? 500 с.