389 Единое электродинамическое поле

Показано, что традиционное электромагнитное поле с векторными компонентами электрической и магнитной напряженности, описываемое уравнениями Максвелла классической электродинамики, является лишь одной из равноправных составляющих векторного четырехкомпонентного единого электродинамического поля, реализующего своим существованием функционально связанные между собой и другие составляющие его пол

я: поле электромагнитного векторного потенциала, состоящего из электрической и магнитной векторных компонент, электрическое поле с компонентами электрической напряженности и электрического векторного потенциала, магнитное поле с компонентами магнитной напряженности и магнитного векторного потенциала. Проведен анализ характеристик распространения указанных составляющих единого электродинамического поля в виде плоских волн в однородных изотропных материальных средах.

В настоящее время установлено [1, 2], что в отношении полноты охвата наблюдаемых в Природе явлений электромагнетизма, наряду с системой уравнений электродинамики Максвелла электромагнитного (ЭМ) поля с компонентами электрической и магнитной напряженности:

(a) , (b) , (1)

(c) , (d) ,

существуют и другие системы полевых уравнений, концептуально необходимые для анализа и адекватного физико-математического моделирования электродинамических процессов в материальных средах. Здесь и - электрическая и магнитная постоянные, , и - удельная электропроводность и относительные диэлектрическая и магнитная проницаемости среды, соответственно, - объемная плотность стороннего электрического заряда; - постоянная времени релаксации заряда в среде за счет электропроводности.

Уравнения в этих других системах рассматривают такие области пространства, где присутствуют либо только поле ЭМ векторного потенциала с электрической и магнитной компонентами:

(a) , (b) , (2)

(c) , (d) ;

либо электрическое поле с компонентами и :

(a) , (b) , (3)

(c) , (d) ;

либо, наконец, магнитное поле с компонентами и :

(a) , (b) , (4)

(c) , (d) .

Основная и отличительная особенность уравнений систем (2) – (4) в сравнении с традиционными уравнениями Максвелла ЭМ поля (1) с физической точки зрения состоит в том, что именно они, используя представления о поле ЭМ векторного потенциала, способны последовательно описать многообразие электродинамических явлений нетепловой природы в материальных средах, определяемых электрической или магнитной поляризацией и передачей среде момента ЭМ импульса, в частности, в процессе электрической проводимости [3] .

Принципиально и существенно то, что все эти системы электродинамических уравнений, в том числе, и система (1) для локально электронейтральных сред (), являются непосредственным следствием фундаментальных исходных соотношений функциональной первичной взаимосвязи ЭМ поля и поля ЭМ векторного потенциала [1, 2]

(a) , (b) , (5)

(c) , (d) .

Очевидно, что данная система соотношений может служить основой для интерпретации физического смысла поля ЭМ векторного потенциала [4], выяснения его роли и места в явлениях электромагнетизма. Однако самое главное и интересное в них то, что они представляют собой систему дифференциальных уравнений, описывающих свойства необычного вихревого векторного поля, состоящего их четырех полевых векторных компонент , , и, которое условно назовем единое электродинамическое поле.

Объективность существования указанного единого поляоднозначно и убедительно иллюстрируется указанными системами уравнений (1) – (4) и получаемыми из них соотношениями баланса:

для потока ЭМ энергии из уравнений (1)

, (6)

для потока момента ЭМ импульса из уравнений (2)

(7)

для потока электрической энергии из уравнений (3)

,(8)

и для потока магнитной энергии из уравнений (4)

.(9)

Как видим, соотношения (5) действительно следует считать уравнениями единого электродинамическогополя, базирующегося на исходной своей составляющей - поле ЭМ векторного потенциала, состоящего из двух взаимно ортогональных электрической и магнитной векторных полевых компонент. При этом поле ЭМ векторного потенциала своим существованием реализует функционально связанные с ним другие составляющие единого поля: ЭМ поле с векторными компонентами и , электрическое поле с компонентами и , магнитное поле с компонентами и . Отмеченная здесь структура и взаимосвязь составляющих единого электродинамического поля сохраняется и в статической асимптотике. Логика построения систем полевых уравнений для стационарных составляющих единого поля и анализ физического содержания таких уравнений изложены в работе [5].

 Скачать реферат