Elektrodinamika
Elektrodinamika ir fizikas nozare, kas pēta elektromagnētisko lauku un elektromagnētisko mijiedarbību [1]. Elektrodinamika sevī ietver elektrības un magnētisma parādību saistību, elektrisko strāvu, elektromagnētisko starojumu [2].
Pastāv klasiskā elektrodinamika, kura pēta pastāvīgu elektromagnētisko lauku, balstoties uz Maksvela vienādojumiem, un kvantu elektrodinamika, kura pēta elektromagnētiskā lauka kvantu fiziku. Ja jēdziens 'elektrodinamika' netiek precizēts, tad pieņem, ka tiek domāta klasiskā elektrodinamika.
Vēsture
Elektrības un magnētisma parādību saistību eksperimentāli pierādīja Hanss Ersteds 1819.—1820. gadā. 1831. gadā Maikls Faradejs eksperimentāli atklāja elektromagnētisko indukciju, tāpat viņš formulēja lauka pastāvēšanas ideju un izteica pieņēmumu par elektromagnētisko viļņu esamību. 1864. gadā Džeimss Maksvels izstrādāja vienādojumu sistēmu klasiskajai elektrodinamikai un izteica teorētisku pieņēmumu, ka gaisma ir elektromagnētisks starojums. 1895. gadā Hendriks Lorencs aprakstīja elektromagnētiskā lauka un punktveida lādiņu mijiedarbību, izstrādāja Lorenca transformācijas un secināja, ka elektrodinamikas vienādojumi neatbilst klasiskajai mehānikai. 1905. gadā Alberts Einšteins formulēja speciālo relativitātes teoriju, kas atšķirībā no klasiskās mehānikas saskan ar klasisko elektrodinamiku. 20. gadsimta vidū aizsākta kvantu elektrodinamika, kas ir pamats elementārdaļiņu fizikai.
Pamatjēdzieni
- Elektromagnētiskais lauks — galvenais elektrodinamikas izpētes objekts, sastāv no elektriskā lauka un magnētiskā lauka
- Elektriskais lādiņš — ķermeņu īpašība, tas ir, to spēja mijiedarboties ar elektromagnētisko lauku un radīt to
- Elektromagnētiskais potenciāls (skatīt Elektromagnētiskā lauka potenciāls) — četrvektoriāls fizikāls lielums, kas nosaka elektromagnētiskā lauka sadali telpā, triju dimensiju formulējumā no tā izdala skalāro potenciālu (četrvektora laika sastāvdaļa) un vektoriālo potenciālu (trīsdimensiju vektors)
- Pointinga vektors — vektoriāls fizikāls lielums, kas izsaka enerģijas plūsmas blīvumu
Pamatvienādojumi
- Maksvela vienādojumi nosaka elektromagnētiskā lauka norises un tā ģenerēšanu [3]
- Lorenca spēka izteiksme nosaka spēku, kas iedarbojas uz lādiņu, tam atrodoties elektromagnētiskajā laukā
- Džoula—Lenca likums nosaka siltuma zudumus vadītājā, kurā pastāv elektriskais lauks
- Kulona likums (elektrostatika) nosaka punktveida lādiņa elektrisko lauku vai mijiedarbību starp punktveida lādiņiem
- Bio—Savāra—Laplasa likums (magnetostatika) apraksta magnētiskā lauka rašanos strāvas dēļ
- Ampēra likums nosaka spēku, kas iedarbojas uz strāvu magnētiskajā laukā
- Pointinga teorēma izsaka enerģijas nezūdamības likumu elektrodinamikā
- Elektriskā lādiņa nezūdamības likums nosaka, ka slēgtas sistēmas kopējais lādiņš nemainās
Speciālās elektrodinamikas sadaļas
- Elektrostatika pēta statisku elektrisko lauku, respektīvi, lauku, kurš nemainās vai mainās tik lēni, ka Maksvela vienādojumus var neņemt vērā, un tā mijiedarbību ar lādiņiem, kuri ir nekustīgi vai kustas lēni, vai kustas pietiekami ātri, taču ir mazi
- Magnetostatika pēta līdzstrāvu, pastāvīgos magnētus un pastāvīgu magnētisko lauku, kurš nemainās vai mainās lēni, un to mijiedarbību
- Nepārtrauktas vides elektrodinamika pēta elektromagnētisko lauku nepārtrauktā vidē
- Relatīvistiskā elektrodinamika pēta elektromagnētisko lauku kustībā esošā vidē
Nozīme
Elektrodinamika tiek izmantota gandrīz visās fizikas nozarēs, jo tajās pastāv elektriskais lauks un lādiņi, un elektrotehnikā.
Skatīt arī
- Kvantu elektrodinamika
Atsauces
Ārējās saites
Vikikrātuvē par šo tēmu ir pieejami multivides faili. Skatīt: Elektrodinamika.
- Mūsdienu Ukrainas enciklopēdijas raksts (ukrainiski)
- Enciklopēdijas Krugosvet raksts (krieviski)