РЕАЛЬНА ФІЗИКА

Глосарій з фізики

- кількісна характеристика енергії електромагнітних хвиль. Величина енергії електромагнітного поля змінного електричного струму може бути встановлена ​​на підставі вимірювання роботи, виробленої електромагнітним полем ( силою Лоренца ) Над носіями електричних зарядів.

З визначення напруженості електричного поля Е і індукції магнітного поля В слід вираз для роботи р, яку здійснюють над рухомими зарядами в одиничному обсязі в одиницю часу:

де - вектор щільності електричного струму; uα - швидкість розподіленого просторового заряду сорти α, що має щільність ρα; підсумовування проводиться по всіх сортах просторових зарядів (електронні заряди в металах і вакуумі , Іонні заряди в газах та електролітах; пов'язані просторові заряди, що входять до складу нейтральних молекул діелектриків і магнетиков, і т. д.), що беруть участь у взаємодії з електромагнітн. полем.

формально з Максвелла рівнянь , Застосованих до вакууму (E = D, В = Н - математиками використовується Гаусса система одиниць ), Що зв'язують вектори електромагнітного поля Е, D, Н, В з щільністю електричних зарядів ρ і струмів j, слід співвідношення

( Пойнтинга теорема ), Де скалярна величина

інтерпретується як щільність енергії електромагнітного поля, вектор

- як щільність потоку енергії електромагнітного поля ( Умова - Пойнтінга вектор . При цьому рівняння (2) набуває сенсу закону зміни енергії електромагнітного поля. Інтегрування рівняння (2) за довільним об'ємом V дає

де-енергія електромагнітного поля в об'ємі V; - потік

Енергія електромагнітного поля, що випливає з обсягу V через обмежує його поверхню S; n - зовнішня нормаль до поверхні; -потужність, що розвивається електромагнітн. полем при взаємодії з зарядами і струмами, що знаходяться в об'ємі V.

Наявність потужності Р в законі зміни енергії електромагнітного поля (2 *) означає, що електромагнітне поле може обмінюватися енергією з матеріальними тілами, змінюючи їх внутрішню (теплову) і механічну енергії. Прикладами передачі енергії електромагнітного поля матеріальним тілам можуть служити нагрівання провідників при протіканні електричні. струму (Джоуль нагрів) і пондеромоторних (механічне) вплив електромагнітн. поля на поміщені в нього діелектрики, магнетики і провідники зі струмом (див. пондеромоторні сили ). Зворотний процес (збудження електромагнітн. Поля) має місце, наприклад, в генераторах електромагнітного поля (зокрема, в динамо-машинах).

При розгляді електромагнітн. взаємодії в середовищі, що характеризується наявністю пов'язаних зарядів ρсв і обумовлених їх рухом електричних струмів j св, прийнято в щільності потужності р виділяти частину p cв = j св E, що витрачається на поляризацію і намагнічування середовища. Відповідну щільність роботи включають в вакуумну (ефірну) щільність енергії електромагнітного поля (3), в результаті перший доданок в лівій частині (2) набуває вигляду

Можливість інтерпретувати (4) як зміна щільності енергії електромагнітного поля в одиницю часу істотно залежить від характеру матеріальних відносин (зв'язку векторів D і В з Е і Н), властивих даному середовищі.

Для середовищ, в яких значення D і В у довільній точці простору в даний момент часу є однозначними функціями значень Е і Н в тій же точці простору і в той же момент часу, причому D = D (E), В = В (Н) , (4) можна розглядати як зміна щільності енергії електромагнітного поля.

має точний термодинамічний сенс: це є різниця між внутрішніми енергіями одиничного обсягу речовини при наявності і відсутності поля при тих же щільності і ентропії (або зміна щільності вільної енергії речовини, пов'язане з виникненням поля, за умови сталості щільності і температури). Зокрема, для лінійної ізотропного середовища за відсутності дисперсії і поглинання (D = e E, В = m Н, e = e * = const, m = m * = const) (3 *) набуває вигляду

У разі поглинає середовища єдина енергетичних. інтерпретація отд. членів ур-ня (2) і вирази (4), заснована на матеріальних співвідношеннях загального вигляду, неможлива, а термодинамич. поняття (внутрішня і вільна енергія), строго кажучи, не застосовуються. Для відшукання Енергія електромагнітного поля в дисипативних середовищах доводиться використовувати конкретні моделі середовища.

Сказане стосується і до середах з дисперсією, так як в силу Крамерса - Кроніга співвідношень диспергуюча середовище є, взагалі кажучи, і поглинає. Однак для широкого кола реальних фізичних умов, що дозволяють знехтувати диссипацией енергії електромагнітного поля, вираз для щільності енергії електромагнітного поля може бути ідентифіковано без залучення мікроскопіч. теорії середовища.

Це вдається зробити для електромагнітн. квазімонохроматіческіх полів - полів частоти зі з повільно змінюються в часі амплітудами Е 0 (t), H 0 (t)

в лінійному середовищі. Середня за період хвилі (2 p / w) щільність енергії електромагнітного поля має вигляд

де e ik, m ik - матричні елементи тензорів діелектричної. і магн. проницаемостей середовища, Ei, Ek, Hi, Hk - проекції векторів Е і Н на осі координат, риса зверху означає усереднення за часом за період хвилі, по двічі зустрічається індексу виробляється підсумовування.

Щільність енергії електромагнітного поля (5) в зазначених умовах має той же термодинамічний сенс, що і (3 *), (3 **) для недіспергирующего бездіссіпатівних середовищ. Інакше кажучи, в рівноважної фіз. середовищі наявність квазімонохроматіческого електромагнітного поля може призводити тільки до виділення тепла (поглинання енергії електромагнітного поля). Звідси, зокрема, випливає неотрицательность щільності енергії електромагнітного поля, що дається (5), для довільної рівноважної середовища. На відміну від цього нерівноважна середовище (напр., Плазма, пронизує пучком заряджених частинок) під дією електромагнітного поля може віддавати, а не поглинати тепло, і в такому середовищі щільність енергії електромагнітного поля (5) може приймати отрицат. значення (див., напр., в ст. Хвилі в плазмі ).

З квантової точки зору електромагнітне поле являє собою ансамбль фотонів, кожен з яких брало має енергію і імпульсом , Де w - частота випромінювання, k - його хвильової вектор . Таке уявлення, необхідне при дослідженні взаємодії поля з квантовими об'єктами (напр., З квантовим осциллятором), виявляється також зручним при вивченні обміну енергією між полем і класичні. заряджу. частинками, що поглинають, випромінюють і розсіюють електромагнітн. хвилі (напр., при розгляді випромінювання Черенкова, гальмівного випромінювання). Щільність енергії фотонного газу, що знаходиться в термодинамич. рівновазі з оточуючими матеріальними тілами з температурою Т, визначається виразом

де а = 7,91 • 10-15 ерг / К-4 см-3, температуpa Т в градусах Кельвіна.

Література по енергії електромагнітного поля

1. Тамм І. Е., Основи теорії електрики, 10 вид., М., 1989;
2. Стреттон Дж. А., Теорія електромагнетизму, пров. з англ., М.- Л., 1948;
3. Леонтович М. А., Введення в термодинаміку. Статистична фізика, М., 1983.

А. М. Фейгін

Чи знаєте Ви,

що, коли деякі дослідники, які намагаються примирити релятивізм і ефірну фізику, кажуть, наприклад, про те, що космос складається на 70% з "фізичного вакууму", а на 30% - з речовини і поля, то вони впадають в фундаментальне логічне протиріччя. Це протиріччя полягає в наступному.

Речовина і поле не їсти щось окреме від ефіру, також як і людське тіло не є щось окреме від атомів і молекул його складових. Воно і є ці атоми і молекули, зібрані в певному порядку. Також і речовина не є щось окреме від елементарних частинок, а воно складається з них як базової матерії. Також і елементарні частинки складаються з частинок ефіру як базової матерії нижнього рівня. Таким чином, все, що є у Всесвіті - це є ефір. Ефіру 100%. З нього складаються елементарні частинки, а з них все інше. Детальніше читайте в FAQ по ефірної фізиці .

НОВИНИ ФОРУМУ
Лицарі теорії ефіру 13.06.2019 - 5:11: ЕКОЛОГІЯ - Ecology -> ПРОБЛЕМА ГЛОБАЛЬНОЇ ЗАГИБЕЛІ бджіл ТА ІНШИХ запилювачів РОСЛИН - Карім_Хайдаров.
12.06.2019 - 9:05: ВІЙНА, ПОЛІТИКА І НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема державного тероризму - Карім_Хайдаров.
11.06.2019 - 18:05: ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ФІЗИКА - Experimental Physics -> Експерименти Серлі і його послідовників з магнітами - Карім_Хайдаров.
11.06.2019 - 18:03: ВИХОВАННЯ, ОСВІТА, ОСВІТА - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвітництво від Андрія Маклакова - Карім_Хайдаров.
11.06.2019 - 13:23: ВИХОВАННЯ, ОСВІТА, ОСВІТА - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвітництво від В'ячеслава Осієвського - Карім_Хайдаров.
11.06.2019 - 13:18: ВИХОВАННЯ, ОСВІТА, ОСВІТА - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвітництво від Світлани Віслобоковой - Карім_Хайдаров.
11.06.2019 - 6:28: Астрофізики - Astrophysics -> До 110 річчя Тунгускою катастрофи - Карім_Хайдаров.
10.06.2019 - 21:23: ВИХОВАННЯ, ОСВІТА, ОСВІТА - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвітництво від Володимира Васильовича Квачкова - Карім_Хайдаров.
10.06.2019 - 19:27: СОВІСТЬ - Conscience -> Вищий розум - Карім_Хайдаров.
10.06.2019 - 19:24: ВІЙНА, ПОЛІТИКА І НАУКА - War, Politics and Science -> ЗА НАМИ страви - Карім_Хайдаров.
10.06.2019 - 19:14: СОВІСТЬ - Conscience -> РОСІЙСЬКИЙ СВІТ - Карім_Хайдаров.
10.06.2019 - 8:40: ЕКОНОМІКА І ФІНАНСИ - Economy and Finances -> КОЛЛАПС СВІТОВОЇ ФІНАНСОВОЇ СИСТЕМИ - Карім_Хайдаров.