полная система уравнений Максвелла в дифференциальной и интегральной формах имеет вид:
– обобщенный закон Био–Савара–Лапласа;
; – закон Фарадея;
; – теорема Гаусса; – отсутствие магнитных зарядов;
, ,
1) Мы знаем теорему о циркуляции вектора напряжённости магнитного поля:
,
но: ; т.е. , тогда
, | (7.3.1) |
Это уравнение является обобщением закона Био–Савара–Лапласа и показывает связь между полным током и порождаемым им магнитным полем.
В дифференциальной форме это уравнение Максвелла выглядит так:
2) Рассматривая явление электромагнитной индукции, мы сделали вывод, что ЭДС индукции . Перейдем от вихревого электрического поля к магнитному:
, | (7.3.2) |
Это уравнение описывает явление электромагнитной индукции (закон Фарадея) и устанавливает количественную связь между электрическими и магнитными полями: переменное электрическое поле порождает переменное магнитное поле. В этом физический смысл уравнения.
В дифференциальной форме это уравнение выглядит так:
Различие в знаках этого уравнения Максвелла соответствует закону сохранения энергии и правилу Ленца. Если бы знаки при и были одинаковы, то бесконечно малое увеличение одного из полей вызвало бы неограниченное увеличение обоих полей, а бесконечно малое уменьшение одного из полей, приводило бы к полному исчезновению обоих полей. То есть различие в знаках является необходимым условием существования устойчивого ЭМП.
3) Ещё два уравнения выражают теорему Остроградского–Гаусса для электрического и магнитного полей (статических полей)
, | (7.3.3) |
Поток вектора электрического смещения через замкнутую поверхность S равен сумме зарядов внутри этой поверхности. Это уравнение показывает также, что силовые линии вектора и начинаются и заканчиваются на зарядах.
В дифференциальной форме
где
4) И для магнитного поля
, | (7.3.4) |
Это уравнение выражает то свойство магнитного поля, что линии вектора магнитной индукции всегда замкнуты и что магнитных зарядов нет.
В дифференциальной форме
, | (7.3.5) |
5, 6, 7) Наконец надо помнить, что величины, входящие в эти четыре уравнения не независимы, и между ними существует связь:
, | (7.3.6) |
, | (7.3.7) |
, | (7.3.8) |
здесь σ – удельная проводимость, – плотность сторонних токов.
Эти уравнения называются уравнениями состояния или материальными уравнениями. Вид этих уравнений определяется электрическими и магнитными свойствами среды. В общем случае уравнения состояния очень сложны и нелинейны.