Закон полного тока в дифференциальной форме

Основным законом, характеризующим свойства магнитного поля, является закон полного тока, который устанавливает связь между напряженностью магнитного поля и током. Он гласит: циркуляция вектора напряженности магнитного поля вдоль замкнутого контура равна алгебраической сумме токов, сцепленных с этим контуром:

Закон полного тока в дифференциальной форме - student2.ru .

Положительное направление тока связано с направлением обхода контура правилом правого винта. Если обозначить плотность тока Закон полного тока в дифференциальной форме - student2.ru , то ток, проходящий через поверхность S, ограниченную кривой L,

Закон полного тока в дифференциальной форме - student2.ru .

Пользуясь теоремой Стокса можно записать равенство

Закон полного тока в дифференциальной форме - student2.ru

Следовательно,

Закон полного тока в дифференциальной форме - student2.ru

Так как это равенство справедливо для всех значений предела интегрирования S, то подинтегральные функции равны между собой:

Закон полного тока в дифференциальной форме - student2.ru . (43.5)

Формула (43.5) представляет собой закон полного тока в дифференциальной форме и носит название первого уравнения Максвелла. Оно указывает на то, что магнитное поле является полем вихревым.

Ротор – это функция, характеризующая поле в рассматриваемой точке в отношении способности к образованию вихрей.

Вихревыми принято называть поля, в которых ротор векторной величины, описывающей поле, отличен от нуля. Так как для магнитного поля постоянного тока Закон полного тока в дифференциальной форме - student2.ru , то во всех точках пространства, где Закон полного тока в дифференциальной форме - student2.ru , поле вектора Закон полного тока в дифференциальной форме - student2.ru является вихревым.

В тех же точках пространства, где Закон полного тока в дифференциальной форме - student2.ru , и соответственно Закон полного тока в дифференциальной форме - student2.ru , магнитное поле можно рассматривать как потенциальное.

3. Раскрытие выражения rot Закон полного тока в дифференциальной форме - student2.ru = Закон полного тока в дифференциальной форме - student2.ru в декартовой системе

Координат

В декартовой системе координатrotЗакон полного тока в дифференциальной форме - student2.ruраскрывается следующим образом:

Закон полного тока в дифференциальной форме - student2.ru (43.6)

4. Раскрытие rot Закон полного тока в дифференциальной форме - student2.ru = Закон полного тока в дифференциальной форме - student2.ru в виде определителя в декартовой

Системе

Ротор любого вектора, используемого в теории электромагнитного поля, можно представить в виде определителя третьего порядка. Так, rot Закон полного тока в дифференциальной форме - student2.ru в декартовой системе записывают в виде следующего определителя:

rot Закон полного тока в дифференциальной форме - student2.ru = Закон полного тока в дифференциальной форме - student2.ru . (43.7)

Принцип непрерывности магнитного потока

Под магнитным потоком понимают поток вектора магнитной индукции через некоторую поверхность:

Закон полного тока в дифференциальной форме - student2.ru . (43.8)

Магнитный поток измеряется в веберах (вб).

Магнитную индукцию можно определить как плотность магнитного потока. Если площадь S перпендикулярна вектору Закон полного тока в дифференциальной форме - student2.ru и поле однородное, то Закон полного тока в дифференциальной форме - student2.ru

Установлено, что магнитный поток сквозь замкнутую поверхность всегда равен нулю:

Закон полного тока в дифференциальной форме - student2.ru (43.9)

Пользуясь теоремой Остроградского, можно записать:

Закон полного тока в дифференциальной форме - student2.ru

Так как это равенство справедливо для любого объема, то

Закон полного тока в дифференциальной форме - student2.ru (43.10)

Последняя формула выражает принцип непрерывности магнитного потока в дифференциальной форме. Она означает, что линии магнитной индукции не имеют ни истоков, ни стоков и являются замкнутыми сами на себя линиями.

Наши рекомендации