Перше і друге матеріальні рівняння середовища

В електродинаміці при описанні явищ у діелектрику прийнято вводити вектор

clip_image004 (1)

який називається вектором електричного зміщення. При його введенні можна як би зневажати існуванням поляризаційних зарядів, оскільки закон Гаусса щодо вектора D приймає вид

clip_image006 (2)

Формула (2) називається узагальненим законом Гаусса. Переважна більшість відомих речовин характеризується тим, що для них існує прямо пропорційна залежність між векторами Е и Р:

clip_image008 (3)

Коефіцієнт kе зветься діелектричної сприйнятливості речовини й для різних діелектриків може змінюватися в широких межах. Фізичний зміст формули (3) складається з встановлення відомої аналогії між поляризуємою молекулою й пружною пружиною, подовження якої пропорційно прикладеній силі.

Підстановка (3) в (1) дозволяє ввести універсальну характеристику діелектрика – абсолютну діелектричну проникність

clip_image010 (4)

таку, що

clip_image012 (5)

У практичних розрахунках часто використовується безрозмірна характеристика – відносна діелектрична проникність

clip_image014 (6)

Вдається описати магнітні властивості речовин, представивши вектор магнітної індукції у вигляді, подібному (1):

clip_image016 (7)

Вектор М у електродинаміці називається вектором намагніченості. Деяке розходження в написанні формул (1) і (7) носить традиційний характер. Якщо через І позначити величину молекулярного струму, а через ∆S вектор елементарної площадки, орієнтований таким чином, що з кінця його напрямок руху струму представляється проти годинникової стрілки, то для характеристики кожного окремого молекулярного струму вводиться вектор його магнітного моменту m:

m=І∆S. (8)

У випадку, коли в одиниці об’єму речовини перебуває N замкнутих струмів, вектор намагніченості визначається по формулі

M = Nm (9)

і має суть сумарного магнітного моменту одиниці об’єму.

Таким чином, принаймні якісно, можна побачити аналогію в поводженні поляризуємих діелектриків в електричному полі й магнетиків, поміщених в зовнішнє магнітне поле. Наприклад, з’ясовано, що в більшості речовин при не занадто сильних магнітних полях зв’язок між векторами М и Н лінійний:

clip_image018 (10)

де kм — так звана магнітна сприйнятливість речовини.

На підставі (7) і (10) будемо мати

clip_image020 (11)

Величина μа називається абсолютною магнітною проникністю речовини. За аналогією з (6) можна ввести відносну магнітну проникність μ, визначивши її за формулою

clip_image022clip_image024 (12)

Якщо μ<1, то речовину називають діамагнітною, якщо ж μ>1, то вона відноситься до парамагнітних речовин. Особливий клас речовин становлять ті, для яких μ>>1; такі речовини звуться феромагнетиками.

Співвідношення (5), (11), називаються матеріальними рівняннями електромагнітного поля, відіграють важливу роль в електродинаміці. Вони описують макроскопічні властивості речовини, істотні при впливі на них електромагнітних полів.

Добавить комментарий

Your email address will not be published.

Default thumbnail
Previous Story

Хвилевий пакет. Групова та фазова швидкість

Default thumbnail
Next Story

Оптикоелектронні структури в сучасних АЦП і обчислювальних системах

Latest from Електродинаміка

Default thumbnail

Закон Гауса

Цей закон отриман експериментально та встановлює зв’язок між векторним полем Е та

Default thumbnail

Закон Кулона

Французьким вченим Кулоном експериментально було встановлено основний закон взаємодії нерухомих точкових електричних