Ток смещения. Закон сохранения энергии для электромагнитного поля.

Для установления количественных соотношений между изменяющимся электрическим полем и вызываемым им магнит­ным полем Максвелл ввел в рассмотрение так называемый ток смещения.

Выражение и было названо Максвеллом плотностью тока смещения.

В диэлектриках ток смещения состоит из двух слагаемых. Так как, согласно (89.2), D =e₀ E + P, где Е – напряженность электростатического поля, а Р — поляризованность, то плотность тока смещения

где e₀ — плотность тока смещения в вакууме, — плотность тока поляризации — тока, обусловленного упорядоченным движением электрических зарядов в ди­электрике (смещение зарядов в неполярных молекулах или поворот диполей в поляр­ных молекулах). Следует отметить, что название «ток смещения» является условным, а точ­нее — исторически сложившимся, так как ток смещения по своей сути — это изменя­ющееся со временем электрическое поле.

Закон сохранения энергии электромагнитного поля (лекция)

(1.31), где вектор называется вектором Пойнтинга , (1.32) или .

Вектор Пойнтинга имеет смысл плотности потока электромагнитной энергии, т.е. определяет мощность, переносимую волной через некоторую eдиничную площадку, ориентированную перпендикулярно направлению ее распространения.
Уравнение (1.31) выражает закон сохранения энергии для электромагнитного поля. Проинтегрируем обе части уравнения (1.31) по некоторому объему V, ограниченному замкнутой поверхностью . Интеграл по объему в правой части преобразуем с помощью известной теоремы Остроградского-Гаусса в интеграл по поверхности , ограничивающей этот объем:

Электормагнитные волны. Волновое уравнение. Поляризация. Плоские, сферические и цилиндрические волны.

Электромагнитными колебаниями называются периодические изменения напряженности Е и индукции В.

Электромагнитными колебаниями являются радиоволны, микроволны, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое излучение, рентгеновские лучи, гамма-лучи.

Таким образом в векторнозначном дифференциальном уравнении для электрического поля, а именно(1)

Применяя аналогичные исходные результаты в аналогичном дифференциальном уравнении для магнитного поля(2)

Волновые поверхности могут быть любой формы, а в про­стейшем случае они представляют собой совокупность плоскостей, параллельных друг другу, или совокупность концентрических сфер. Соответственно волна называется плоской или сферической, или цилиндрической.

Распространение волн в однородной изотропной среде в общем случае описывается волновым уравнением — дифференциальным уравнением в частных производных

или

Поляризация — для электромагнитных волн это явление направленного колебания векторов напряженности электрического поля E или напряженности магнитного поля H. Когерентное электромагнитное излучение может иметь:

Линейную поляризацию — в направлении, перпендикулярном направлению распространения волны;

Круговую поляризацию — правую либо левую, в зависимости от направления вращения вектора индукции;

Эллиптическую поляризацию — случай, промежуточный между круговой и линейными поляризациями.

Некогерентное излучение может не быть поляризованным, либо быть полностью или частично поляризованным любым из указанных способов. В этом случае понятие поляризации понимается статистически.

При теоретическом рассмотрении поляризации волна полагается распространяющейся горизонтально. Тогда можно говорить о вертикальной и горизонтальной линейных поляризациях волны.