Elektrodinamika

Elektrodinamika – fizikaning elektromagnit hodisalarni oʻrganish bilan shugʻullanadigan boʻlimi. Klassik E., kvant E. va harakatlanuvchi muhit E.sidan tarkib topgan. Klassik E. ikki qismdan iborat; 1. Klassik makroelektrodinamika – makroskopik elektromagnit hodisalarning klassik nazariyasi; uning asosiy qonuniyatlarini J. Maksvell tenglamalari ifodalaydi; 2. Klassik mikroelektrodinamika – mikroskopik elektr harakatlarining klassik nazariyasi, uning asosiy qonunlarini Maksvell – Lorens differensial tenglamalari ifodalaydi. Kvant E. juda kichik fazo va vaqt oraligʻida oʻzgaruvchi elektromagnit maydoni va zaryadli zarralar bilan oʻzaro taʼsirini uning uzunliklari xossalari, yaʼni kvant xossalarini eʼtiborga olgan holda oʻrganadi va elektromagnit hodisalarning kvant nazariyasi hisoblanadi. Harakatlanuvchi muhitlar E.sida harakatlanuvchi jismlarda roʻy beradigan elektromagnit hodisalar ularning xossalari, xususan, harakatlanuvchi muhitda tarqaladigan elektromagnit toʻlqinlarning tarqalish jarayoni oʻrganiladi. E.ning bu sohasi nisbiylik nazariyasi bilan bogʻliq.

Elektrodinamika-elektromagnit maydonning xususiyatlarini va uning zaryadlar bilan oʻzaro taʼsirini, elektr va magnit hodisalarning aloqasini, shuningdek elektr tokini oʻrganadigan fizika boʻlimi. Klassik, relativistik va kvant elektrodinamikasi farqlanadi. Klassik elektrodinamikaning asosi Maksvell tenglamalari.

Elektrodinamika-fizikaning elektromagnit maydonni eng umumiy holatda oʻrganadigan boʻlimi (yaʼni vaqtga bogʻliq boʻlgan oʻzgaruvchan maydonlar hisobga olinadi) va uning elektr zaryadiga ega jismlar bilan oʻzaro taʼsiri (elektromagnit oʻzaro taʼsir). Elektrodinamika predmeti elektr va magnit hodisalar, elektromagnit nurlanish (turli sharoitlarda, ham erkin, ham materiya bilan oʻzaro taʼsirning turli holatlarida), elektr toki (umuman aytganda, oʻzgaruvchan) va uning elektromagnit maydon bilan oʻzaro taʼsirini oʻz ichiga oladi (elektr tokini harakatlanuvchi zaryadlangan zarralar toʻplami sifatida koʻrib chiqish mumkin). Zaryadlangan jismlar orasidagi har qanday elektr va magnit oʻzaro taʼsir zamonaviy fizikada elektromagnit maydon orqali amalga oshiriladi va shuning uchun ham elektrodinamika mavzusi hisoblanadi.

Koʻpincha elektrodinamika atamasi sukut boʻyicha klassik elektrodinamika deb tushuniladi, u faqat Maksvell tenglamalar tizimi orqali elektromagnit maydonning uzluksiz xususiyatlarini tavsiflaydi; elektromagnit maydonning zamonaviy kvant nazariyasini va uning zaryadlangan zarralar bilan oʻzaro taʼsirini koʻrsatish uchun odatda barqaror atama ishlatiladi kvant elektrodinamikasi. „Elektrodinamika“ atamasini Andre-Mari Amper kiritgan, u 1823 yilda „elektrodinamik hodisalar nazariyasining konspekti“asarini nashr etgan.

Elektrodinamika ishlaydigan asosiy tushunchalarga quyidagilar kiradi:

· Elektromagnit maydon elektrodinamikani oʻrganishning asosiy mavzusi, zaryadlangan jismlar bilan oʻzaro taʼsirlashganda oʻzini namoyon qiladigan materiya turi. Tarixiy jihatdan ikki maydonga boʻlinadi:

o Elektr maydoni-har qanday zaryadlangan jism yoki oʻzgaruvchan magnit maydon tomonidan yaratilgan, har qanday zaryadlangan jismga taʼsir qiladi.

o Magnit maydon-harakatlanuvchi zaryadlangan jismlar, Spin bilan zaryadlangan zarralar va oʻzgaruvchan elektr maydonlari tomonidan yaratilgan, harakatlanuvchi zaryadlar va Spin bilan zaryadlangan jismlarga taʼsir qiladi. (Spin tushunchasi bir xil zarrachalarning almashinuv oʻzaro taʼsirida kvant mexanikasida hisobga olinadi va klassik mexanikaga cheklangan oʻtish paytida yoʻq boʻlib ketadigan sof kvant effektidir.)

· Elektr zaryadi-bu jismlarning elektromagnit maydonlar bilan oʻzaro taʼsiriga imkon beradigan xususiyati: bu maydonlarni ularning manbalari sifatida yaratish va ushbu maydonlarning (kuch) taʼsiriga duchor boʻlish.

· Elektromagnit potensial 4 vektorli fizik kattalik, elektromagnit maydonning fazoda taqsimlanishini toʻliq aniqlaydi. Elektrodinamikaning uch oʻlchovli formulasida undan quyidagilar ajratiladi:

o Skalar potentsiali-4-vektorning vaqt komponenti

o Vektor potentsiali-4-vektorning qolgan komponentlari tomonidan hosil boʻlgan uch oʻlchovli vektor.

· Pointing vektori elektromagnit maydonning energiya oqimi zichligiga ega boʻlgan vektorli fizik kattalikdir.

Elektrodinamika tarkibi

Klassik elektrodinamikaning asosiy mazmuni elektromagnit maydonning xususiyatlarini va uning zaryadlangan jismlar bilan oʻzaro taʼsirini tavsiflashdir (zaryadlangan jismlar elektromagnit maydonni „hosil qiladi“, uning „manbalari“ va elektromagnit maydon oʻz navbatida zaryadlangan jismlarga taʼsir qiladi, elektromagnit kuchlarni yaratadi). Ushbu tavsif, elektr zaryadi, elektr maydoni, magnit maydon, elektromagnit potentsial kabi asosiy ob’ektlar va miqdorlarni aniqlashdan tashqari, Maksvell tenglamalariga u yoki bu shaklda va Lorentz kuch formulasida qisqartiriladi va baʼzi tegishli masalalarni (matematik fizika, ilovalar, yordamchi miqdorlar va yordamchi formulalar bilan bogʻliq) hal qiladi. joriy zichlik vektori yoki ampirik Ohm qonuni kabi ilovalar). Shuningdek, ushbu tavsif energiyani, impulsni, elektromagnit maydon tomonidan impuls momentini saqlash va uzatish masalalarini, shu jumladan energiya zichligi formulalarini, pointing vektorini va boshqalarni oʻz ichiga oladi.

Baʼzan elektrodinamik taʼsirlar (elektrostatikadan farqli oʻlaroq) elektromagnit maydon xatti-harakatlarining umumiy holati (masalan, oʻzgaruvchan elektr va magnit maydon oʻrtasidagi dinamik munosabatlar) va statik holat oʻrtasidagi muhim farqlarni anglatadi, bu esa maxsus statik holatni tavsiflash, tushunish va hisoblashni ancha osonlashtiradi.

Amaliy qiymat

Elektrodinamika fizik optikaning, radio toʻlqinlarining tarqalish fizikasining asosini tashkil etadi, shuningdek deyarli barcha fizikani qamrab oladi, chunki fizikaning deyarli barcha boʻlimlarida siz elektr maydonlari va zaryadlari va koʻpincha ularning ahamiyatsiz boʻlmagan tez oʻzgarishi va harakatlari bilan shugʻullanishingiz kerak. Bundan tashqari, elektrodinamika namunaviy fizik nazariya (ham klassik, ham kvant versiyasida) boʻlib, u hisob-kitoblar va bashoratlarning juda katta aniqligini oʻz sohasida tugʻilgan nazariy gʻoyalarning nazariy fizikaning boshqa sohalariga taʼsiri bilan birlashtiradi.

Elektrodinamika texnologiyada katta ahamiyatga ega va asosiy hisoblanadi: radiotexnika, elektrotexnika, aloqa va radioning turli tarmoqlari.