Электромагнитное поле

Электромагнитное поле – это поле, описывающее электромагнитное взаимодействие между физическими телами.
Раздел физики, изучающий электромагнитное поле, называется электродинамикой. Постоянные электрические поля изучаются электростатики, а отрасль физики, которая исследует постоянные магнитные поля называется магнетизмом.
Электромагнитное поле характеризуется векторными величинами напряженностью электрического поля , Вектором электрической индукции , Вектором магнитной индукции и напряженностью магнитного поля .
В вакууме

,


.

В среде эти соотношения несправедливы через процессы поляризации и намагничивания. В общем случае

,


,

где – Вектор поляризации, а – Вектор намагниченности.
Конкретную связь между этими величинами определяется физическими процессами, которые происходят в среде и описывается формулами, которые называются материальными соотношениями.
Например для однородных изотропных сред при слабых полях и без учета запаздывания и пространственной дисперсии материальные соотношения записываются:

,


,

где ? – диэлектрическая проницаемость среды, ? – магнитная проницаемость среды.
В теории относительности электромагнитное поле описывается 4-тензором электромагнитного поля.
Электромагнитное поле создается зарядами. Незыблемые заряды создают электрическое поле, движущиеся заряды – электрическое и магнитное поле.
Из этого следует, что деление на электрические и магнитные поля достаточно условными. Если заряды неподвижны в одной инерциальной системе координат, то относительно наблюдателя в подвижной системе координат они двигаются. В таком случае нерушимый наблюдателя фиксировать только электрическое поле, а подвижной – электрическое и магнитное поле одновременно. Эти соображения свидетельствуют о нерозризвнисть понятие электромагнитного поля.
Количественно электрические и магнитные поля, созданные неподвижными и движущимися зарядами определяются уравнениями Максвелла.
Необходимо заметить, что магнитное поле постоянных магнитов создается согласованным движением электронов в атомах, то есть микроскопическими электрическими токами.
Электромагнитное поле, которое порождается зарядами и токами, действует на заряды и токи в физических телах.
Сила, с которой электромагнитное поле действует на заряженную частицу называется силой Лоренца.
Электромагнитное поле взаимодействует также через свою магнитную составляющую из спинами частиц.
Электромагнитное поле может выполнять работу по перемещению зарядов и вращения магнитных моментов, а следовательно имеет потенциальную энергию. Энергия электромагнитного поля W определяется формулой

,

где интегрирование проводится по всему пространству.
Изменение энергии электромагнитного поля со временем подчиняется уравнению непрерывности

,

где – Вектор Пойнтинга, описывающая поток электромагнитного поля.
Электромагнитное поле создано зарядами распространяется в пространстве в виде электромагнитных волн.
Таким образом взаимодействие заряженных тел не является мгновенной. Изменение положения одного заряда вызывает изменение силы, с которой он действует на другой заряд, только через промежуток времени, необходимый для того, чтобы электромагнитная волна преодолела расстояние между зарядами. Электромагнитные волны распространяются со скоростью света.
Носителями электромагнитного поля фотоны – элементарные частицы с нулевой массой покоя.
Электромагнитные волны излучаются и поглощаются квантами с энергией .