Законы электродинамики

Законы электродинамики

Законы электродинамики

Электродинамика считается важной частью физики. В ней разбираются варианты использования магнетизма и электроэнергии.

Эти два направления базируются на законах, которые были открыты учеными довольно давно. Сейчас законы электродинамики используются повсеместно. Каждый день люди сталкиваются с применением многих ее разделов.

К примеру: транспортное средство, электрический ток, само электричество и так далее.

Большинство граждан не задаются вопросом, насколько важны в реальной жизни все открытия электродинамики. Магнетизм, так же как и свет, — постоянное явление в нашей жизни. В основном, мы соприкасаемся с магнитным полем, которое окружает людей. Магниты применяются в разных электрических и приборах.

Электродинамика: понятие и предмет изучения

Определение общего типа. Электродинамика – это часть физики, которая анализирует электромагнитное явление, а также его соприкосновение с теми телами, которые имеют электрический заряд.

Раздел электродинамики несет в себе изучение: связь различных явлений; электромагнитного излучения, которое проверяется в разных условиях; электрического переменного тока; соприкосновение тока с полем электромагнитного типа.

Любое магнитный и электрический контакт между заряженными частями изучается в физике как действие, которое выполняется при помощи электромагнитного поля, а значит, также считается предметом электродинамики.

Замечание

Чаще всего под словом «электродинамика» понимается именно стандартная электродинамика, которая объясняет беспрерывные свойства магнитного поля с помощью специальных уравнений. Для того чтобы выделить новейшую квантовую концепцию электромагнитного поля, можно воспользоваться понятием «квантовая электрическая динамика».

История возникновения электродинамики

Связь различных явлений изначально была доказана в процессе эксперимента и открытия, которое осуществил Эрстед в 1820 году. Он озвучил идею о порождении и взаимной связи различных процессов в пространстве, но довольно в сложной формулировке.

Майкл Фарадей в 1831 году в процессе эксперимента выявил закон электромагнитной индукции, который стал первичным свидетельством динамической взаимосвязи магнитного и электрического поля.

Подходит к этим полям, он также продумал концепции физического поля и основные представления в теории, которые помогают охарактеризовать поля.

В 1832 году он еще разобрал существование электромагнитных волн.

Максвелл через тридцать лет выпустил впервые полноценную систему уравнений стандартной электрической динамики, которая полностью объясняла эволюцию электромагнитного поля, а также его соприкосновение с токами и зарядами. Он озвучил идею о том, что свет – это электромагнитная волна, то есть объект электрической динамики.

После этого Лоренц внес свою лепту в развитие классической электродинамики, охарактеризовав при этом взаимную связь электромагнитного поля с передвигающимися заряженными частицами. Благодаря этому он открыл преобразование Лоренца. Также он впервые обнаружил, что электродинамические уравнения могут противоречить ньютоновской физике.

А. Эйнштейн чуть позже выпустил работу «К электродинамике движущихся тел». В ней он рассказал общую теорию относительности. Это теоретические построение, в отличие от ньютоновского, находится в полноценном соответствии с классической электродинамикой, а также логически заканчивает все, помогая при этом объяснить ее ковариантную вариацию в пространстве Минковского.

В середине двадцатого века была разработана квантовая электродинамика. Именно она является самой верной теорией в физике, которая стала образцом и основой для всех последующих концепций.

Основные законы электростатики

Электростатика – это необычная часть электродинамики, которая рассматривает неподвижные заряды электричества.

Электромагнитные силы играют важную роль в природе благодаря тому, что сформированы они из электрически заряженных частей. Между телами действие электромагнитных сил не обнаружено.

По-разному заряженные части соединяются между собой электрическими силами, формируя при этом нейтральные подсистемы. Все это важно помнить, чтобы разбираться в основах физики.

Главными моделями электростатики можно считать:

  • Закон сохранения заряда электричества. В момент электризации тел выявляется закон сохранения заряда электричества. Этот закон подходит для замкнутой системы. Его справедливость подтверждается наблюдением за огромным количеством превращений простых частиц.
  • Закон Кулона. Важной частью электростатики считается выявленный в процессе эксперимента закон Шарля Кулона, что был рассмотрен в 1785 году. История формирования этого закона начинается намного раньше. Закон кулона – это один из путей, по которому проходит физика.Еще Эпинус строил догадки, что сила действия между подзаряженными частицами обратно пропорциональна свободному пространству между ними. Закон Кулона подходит для точечных зарядов, людям нельзя забывать об этой важной информации.
  • Электрическое поле. После выявления закона Кулона концепцию близкодействия полностью убирает теоретическое построение дальнодействия. Фарадей в 19 веке формирует теорию близкодействия. Однако общественное принятие этой концепции начинается в середине 19 века, после того, как с помощью эксперимента были доказаны теории Максвелла. Он полагал, что заряды электричества не влияют друг на друга. Каждый формирует электрическое поле в своем пространстве. Максвелл с помощью теории доказал, что электромагнитные взаимные воздействия должны распространяться с конечной скоростью в пространстве. Если немного сдвинуть один заряд, то сила, что действует на другой, поменяется.
  • Закон Ома для одной части в цепи. По правилам закона Ома, сила тока полностью пропорциональна проложенному напряжению. Главной электрической изюминкой проводника считается сопротивление. От этой величины полностью будет зависеть сила тока. Сопротивление – это важная часть, которая влияет на многие явления. Сопротивление может зависеть от геометрических габаритов проводника и его материала.
  • Закон Джоуля – Ленца – это концепция, которая выявляет количественный показатель теплоты, что выводит проводник с током возле себя. Этот закон гласит: размер теплоты, который выходит после основного процесса, будет равен результату умножения квадрата силы, сопротивлению проводника и так далее.
  • Закон Ома для полной цепи. Эта интересная и необычная концепция для замкнутой цепи объединяет силу тока, полноценное сопротивление цепи и ЭДС. Эта связь отображается в теории, если прибавить закон Джоуля – Ленца и концепцию сохранения энергии.

Источник: https://sciterm.ru/spravochnik/zakoni-elektrodinamiki/

Электродинамика: понятие и предмет изучения

Определение 1

Электродинамика – это раздел физики, который изучает электромагнитное поле (временные поля, которые зависят от времени), а также его взаимодействие с теми телами, что имеют электрический заряд.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Предмет электродинамики включает в себя изучение:

  • связи магнитных и электрических явлений;
  • электромагнитного излучения, которое рассматривается в различных условиях (как свободное взаимодействие с веществом);
  • электрического переменного тока;
  • взаимодействие тока с электромагнитным полем (электрический ток может рассматриваться как совокупность заряженных частиц).

Любое магнитное и электрическое взаимодействие между заряженными частицами изучается в физике как действие, которое осуществляется посредством электромагнитного поля, следовательно, также является предметом электродинамики.

Замечание 1

Зачастую под термином «электродинамика» понимается именно классическая электродинамика, которая описывает непрерывные свойства электромагнитного поля при помощи системы уравнений Максвелла. Для того чтобы обозначить современную квантовую теорию электромагнитного поля, применяется термин «квантовая электродинамика».

История возникновения электродинамики

Связь магнитных и электрических явлений впервые была доказана в ходе экспериментального открытия, которое осуществил Эрстед в 1820 году. Он высказал идею о порождении и взаимосвязи магнитных и электрических процессов в пространстве, но довольно не в ясной форме.

Майкл Фарадей в 1831 году в ходе эксперимента открыл закон электромагнитной индукции, который стал первым свидетельством динамической взаимосвязи магнитного и электрического поля.

Применимо к этим полям он также разработал концептуальные основы физического поля и базовые теоретические представления, которые позволяют описывать физические поля.

В 1832 году он также выявил существование электромагнитных волн.

Дж. К. Максвелл в 1864 году опубликовал впервые полную систему уравнений традиционной электродинамики, которая подробно описывала эволюцию электромагнитного поля, а также его взаимодействие с токами и зарядами. Он высказал предположение о том, что свет – это электромагнитная волна, то есть объект электродинамики.

Лоренц в 1895 году внес ощутимый вклад в развитие традиционной электродинамики, описав при этом взаимодействие электромагнитного поля с движущимися заряженными частицами. Благодаря этому он вывел преобразование Лоренца. Также он первым заметил, что электродинамические уравнения противоречат ньютоновской физике.

А. Эйнштейн в 1905 году опубликовал работу «К электродинамике движущихся тел». В ней он поведал специальную теорию относительности.

Данная теория, в отличие от ньютоновской, находится в полном соответствии с традиционной электродинамикой, а также логически завершает ее построение, позволяя при этом сформулировать ее ковариантный вариант в пространстве Минковского через четвертый потенциал и тензор электромагнитного поля.

В середине XX столетия была создана квантовая электродинамика. Именно она является наиболее точной физической теорией, которая служит образцом и фундаментом для всех нынешних теоретических построений в физике элементарных частиц.

Рисунок 2. Законы электродинамики. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Основные законы электростатики

Электростатика – это раздел электродинамики, который изучает неподвижные электрические заряды. Электромагнитные силы играют очень значимую роль природе благодаря тому, что состоят они из электрически заряженных частиц.

Между телами действие электромагнитных сил не обнаруживается, поскольку в обычном состоянии они нейтральны.

Отрицательно и положительно заряженные частицы связываются между собой электрическими силами, образуя при этом нейтральные системы.

Основными законами электростатики являются следующие:

  1. Закон сохранения электрического заряда. В процессе электризации тел осуществляется закон сохранения электрического заряда. Данный закон применим для замкнутой системы. Справедливость этого закона подтверждена наблюдением за большим количеством превращений элементарных частиц.
  2. Закон Кулона. Ключевым законом электростатики является установленный в ходе эксперимента закон Шарля Кулона, что был проведен в 1785 году XVIII столетия. История открытия данного закона начинается значительно раньше. Закон кулона – это один из путей, по которому развивается физика (путь использования аналогии). Еще Эпинус догадывался, что сила действия между электрическими зарядами обратно пропорциональна расстоянию между ними. Закон Кулона применим для точечных зарядов. Точечными зарядами являются размеры тел, которые в несколько раз меньше расстояния между ними.
  3. Электрическое поле. После открытия закона Кулона теорию близкодействия полностью вытесняет теория дальнодействия. Фарадей в XIX столетии порождает теорию близкодействия. Однако всеобщее признание данной теории начинается во второй половине XIX столетия, после того, как экспериментально были доказаны теории Максвелла. Он считал, что электрические заряды не воздействуют друг на друга непосредственно. Каждый создает электрическое поле в окружающем его пространстве. Максвелл теоретически доказал, что электромагнитные взаимодействия должны распространяться с конечной скоростью в пространстве. Если слегка передвинуть один заряд, то сила, что действует на другой, изменится.
  4. Закон Ома для участка в цепи. В соответствии с законом Ома, сила тока прямо пропорциональна приложенному напряжению, а также обратно пропорциональна сопротивлению проводника. Основной электрической характеристикой проводника является сопротивление. От этой величины напрямую зависит сила тока в проводнике. Сопротивление – это особая мера противодействия проводника и установлению в нем электрического тока. Сопротивление зависит от геометрических размеров проводника и его материала.
  5. Закон Джоуля – Ленца. Закон Джоуля – Ленца – это закон, который определяет количество теплоты, что выделяется проводником с током в окружающее пространство. Данный закон гласит: количество теплоты, которое выделяется проводником с током, равняется произведению квадрата силы, сопротивлению проводника, а также времени прохождения электрического тока по проводнику.
  6. Закон Ома для полной цепи. Закон Ома для замкнутой цепи связывает силу тока, полное сопротивление цепи и ЭДС. Эта связь устанавливается теоретически, если применять закон Джоуля – Ленца и закон сохранения энергии. Сила тока в полной цепи приравнивается отношению ЭДС цепи к её полному сопротивлению. Сила тока напрямую зависит от трех величин: сопротивление внешнего и внутреннего участка цепи, а также ЭДС. Внутреннее сопротивление тока не воздействует на силу тока, если оно не значительно по сравнению с сопротивлением внешней части цепи.

Источник: https://spravochnick.ru/fizika/elektrodinamika/zakony_elektrodinamiki/

Booksm
Добавить комментарий