Змінне електромагнітне поле у вакуумі

Змінні електричне і магнітне поля. Закон електромагнітної індукції. Електромагнітне поле, його характеристики [4].

Система рівнянь Максвелла. Струм зміщення. Вектор зміщення [4].

Хвиля. Довжина хвилі. Рівняння хвилі. Хвильове число. Монохро-матичні хвилі [4, 2, 3].

Основні поняття

Електричне і магнітне поля є складовими більш загального поля – електромагнітного. Джерелом електромагнітного поля є заряди. Електромагнітне поле повністю задане, якщо у кожній точці простору визначено пару векторів – напруженість електричної та індукція магнітної його компонент. Пара цих векторів визначає силу, що діє на заряд у електромагнітному полі

, (3.1)

якщо відома його величина q і швидкість , а тому вони є силовими характеристиками поля. Величина і напрям кожного з них однозначно визначаються просторовим розподілом зарядів і струмів з системи рівнянь Максвелла. У випадку зарядів і струмів, розподілених у вакуумі вона має вигляд

(3.2)

де

(3.3)

– вектор зміщення (індукція електричного поля), а

(3.4)

– напруженість магнітного поля.

Вільне електромагнітне поле у вакуумі. Електромагнітні хвилі, швид-кість їх поширення. Монохроматичні електромагнітні хвилі. [2, 3]

Спектральне представлення електромагнітної хвилі. Поляризація хвиль. Хвильовий пакет. Групова швидкість. [2, 3]

Поле заданих зарядів і струмів у вакуумі. Вібратор Герца. Скалярний і векторний потенціали диполя, рамки з струмом. Запізнюючі потенціали, їх фізичний зміст. [2]

Дипольне наближення. Ближня і дальня (хвильова) зони. Електромагніт-не поле системи зарядів у хвильовій зоні в дипольному наближенні. [2]

Випромінювання електромагнітних хвиль, сферичні хвилі. Загальні властивості поля випромінювання. Інтенсивність випромінювання. [2, 3]

Найпростіші випромінюючі системи. Поле випромінювання диполя у хвильовій зоні. Випромінювання рамки з струмом. [2, 3]

У наближенні вільного від зарядів і струмів поля (ρ = 0, ) система рівнянь Максвелла набуває вигляду:

. (3.5)

Таке наближення можна використовувати за умови, що розглядається поле у точках, віддалених на значні відстані від його джерела. Знаходячи розв’язок системи чотирьох диференціальних рівнянь першого порядку в частинних похідних (3.3) – четвірку векторів , , і , можна визначити сили, що діють на заряди і струми, які знаходяться в цьому полі, а також його енергію