Потенциалдық және соленоидтық электрлік өрістер

Теориялық бөлім

1. Кіріспе. Курстың мазмұны мен пәні.

1.1 Потенциалдық және соленоидтық электрлік өрістер.

Векторлық өрістер екі түрге бөлінеді – потенциалдық (құйынды емес) және соленоидтық (құйынды). Потенциалдық өрістің күш сызықтары өріс көздерінде басталып, өріс көздерінде аяқталады, ал соленоидтық өрістің күш сызықтары тұйықталған сызықтар болып табылады. Электрстатикалық өріс потенциалды болады, ал айнымалы электрлік өріс деп индукцияның құйынды өрісі мен электрлік зарядтардың потенциалды өрісінің қосындысын айтады. Магниттік өріс әр қашан да құйынды болады, себебі табиғатта магниттік зарядтар жоқ. Потенциалдық және соленоидтық электрлік өрістердің қасиеттері:

а) Құйынды электрлік өріс айнымалы магнит өрісінен пайда болады. Ал потенциалды электрстатикалық өріс – қозғалмайтын электрлік зарядтан пайда болады.

б) Құйынды өрістің тұйықталған күш сызықтарының басталуы да аяқталуы да болмайды. Ал электрстатикалық өрістің күш сызықтары – ажыратылған, оң (+) зарядта басталып, теріс (-) зарядта аяқталады.

в) Тұйықталған контур бойымен электр зарядтың орнын ауыстырғандағы электрстатикалық өрістің жұмысы 0-ге тең, ал құйынды өрістің жұмысы 0-ге тең емес, индукцияның ЭҚК-не тең болады.

1.2. Гюйгенс принципі

Гюйгенс ұсынған (Гюйгенс принципі) толқындық теорияға сәйкес жарық ерекше эфирлік ортада қозғалатын толқынның әсерінен таратылады. Эфирлік ортаның серпімділік және тығыздық қасиеттері бар.

Гюйгенс принципі – жарық қозуы жеткен ортаның әр бір нүктесі өз кезегінде қосымша толқындардың орталық нүктесі болып табылады.

[pic 1]

Сурет 1 – Гюйгенс принципі бойынша таралған толқын

Фронттың (толқынның жеткен беті)  әрбір нүктесі жаңа пайда болған қосымша сфералық толқынның көзі болып табылады.

Қосымша толқындардың фронттарын орап өтетін толқын келесі уақыт моменттінде негізгі толқынның фронты болады.

Гюйгенс бойынша толқындардың рефракциясы 2 суретте көрсетіліп тұр.

[pic 2]

Сурет 2 – Гюйгенс бойынша толқындардың рефракциясы

Гюйгенс бойынша толқындардың рефракциясы: көк сызықтар мен көк сілтеме – түскен толқынның фронты мен бірінші ортадағы фазалық жылдамдық векторының бағыты; сары нүктелер мен сұр айналысы – екі ортаның шекарасындағы екіншілік көздері мен екінші ортадағы сфералық толқындарды туғызушы фронттары; жасыл сызықтар мен жасыл сілтеме – сынған толқынның фронттары мен екіншілік ортадағы фазалық жылдамдық векторының бағыты.

Гюйгенс принципі бойынша толқын фронтының әрбір нүктесін жаңа сфералық толқынның көзі ретінде қарастыруға болады, яғни қабылдау нүктедегі өріс барлық фронттағы өрістер көздерінің қосындысына тең.

[pic 3]

Сурет 3 – Гюйгенс принципі бойынша қабылдау нүктелері

Бірақ М нүктесіндегі өріске барлық фронт емес, оның бөлігі ғана әсер етеді. Фронттың бетінде орналысқан көздер бірдей фазада толқындарды сәулелендіреді, бірақ фронттың жеке бөліктері М нүктесінен әр түрлі r қашықтықтарда орналасқан. Бұл көздердің толқындары әр түрлі фазалық ығысуларға (2 π/ λ) ие болады. Өрістерді қосу үшін радиотолқынның фронтын әр түрлі Френель зоналарына бөледі, бірақ М қабылдау нүктесі мен көршілес зоналардың арасы λ/2-ге өзгешелену керек.

[pic 4]

[pic 5]

   ..……………….                                                (1.1)

[pic 6]

2. Электрмагниттік толқындардың параметрлері мен қасиеттері.

2.1 Максвелл теңдеулері

Уақыт бойынша өзгеретін электрлік өріс электрлік тоғының әсеріне баламалы, яғни магнит өрісі өткізу тоғының да, ығысу тоғының (ығысу тоғы конденсатор пластиналарының арасында пайда болады және ол электрлік зарядтарының реттелген қозғалысын көрсетеді)әсерінен пайда болуы мүмкін. Осы тұжырымның математикалық жазылуы – Максвеллдың бірінші теңдеуі – толық тоқтың жалпы заңы.