Полей в вакууме и других средах

Электромагнитное поле представляет собой один из видов материи и состоит из неразрывной совокупности, непрерывно изменяющихся во времени и пространстве взаимосвязанных электрических и магнитных составляющих. Характерная особенность электромагнитного поля - непрерывное распространение его в окружающей среде во все стороны пространства от точки возникновения. При этом в вакууме электромагнитное поле распространяется со скоростью света.

, (1.2)

где

ε₀ - диэлектрическая проницаемость вакуума

μ₀ - магнитная проницаемость вакуума, равная,

с - скорость света в вакууме, приближенно равная 3*10⁸ м/c.

В изотропной среде с постоянными во времени параметрами ε_а, и μ_а скорость распространения электромагнитного поля(v) определяется выражением:

, (1.3)

где

ε_а-– абсолюное значение диэлектрической постоянной среды, в которой распространяется электромагнитное поле,

ε_о-– значение диэлектрической постоянной для вакуума,

ε=ε_а/ε_о-– относительная диэлектрическая постоянная среды, в которой распространяется электромагнитное поле,

μ_а-– абсолютное значение магнитной проницаемости среды, в которой распространяется электромагнитное поле,

μ_о – значение магнитной проницаемости для вакуума,

μ=μ_а/μ₀-– относительное значение магнитной проницаемости среды.

В тех случаях, когда среда, в которой распространяется электромагнитное поле, анизотропна, то есть ее параметры не одинаковы в различных направлениях, для описания ее свойств обычно используется тензоры.

При распространении электроэнергии вдоль проводов без изоляции, находящихся в свободном воздушном пространстве, значения ε и μ близки к единицы и электромагнитная энергия практически передается от электростанции к потребителю со скоростью света в вакууме. При использовании проводов, покрытых диэлектриком скорость распространения электромагнитного поля уменьшается и определяется выражением:

V = , (1.4.)

где ε- относительная диэлектрическая проницаемость материала диэлектрика, покрывающего провода.

Аналогично при передаче электроэнергии по силовым экранированным кабелям, заполненным пластическим материалом с μ =1, ε =9…16 скорость передачи энергии уменьшается соответственно в 3 …4 раза.

Среды, в которых распространяются электромагнитные поля, в общем случае могут быть как линейными, так и нелинейными. При этом их параметры могут оставаться постоянными или изменяться во времени (параметрические среды), а также изменяться под воздействием интенсивного электромагнитного поля (нелинейные среды). Кроме этого параметры реальных сред непрерывно и случайным образом изменяются во времени. Соответственно непрерывно изменяются и напряженности электрической и магнитной составляющих поля. Естественно непрерывно случайным образом изменяются во времени и скорость распространения электромагнитной волны. Таким образом, в общем случае скорость распространения электромагнитного поля в реальных средах является случайной величиной. Соответственно при решении теоретических задач необходимо учитывать особенности распространения электромагнитного поля в различных материальных анизотропных средах с изменяющимися во времени случайным образом параметрами.