Էլեկտրամագնիսական դաշտ

Էլեկտրամագնիսական դաշտ, մատերիայի ձև է, իրականացնում է լիցքավորված մասնիկների փոխազդեցությունը։ Էլեկտրամագնիսական դաշտի աղբյուրը դադարի կամ շարժման վիճակում գտնվող էլեկտրական լիցքերն են։ Անշարժ լիցքերի շուրջը գոյություն ունի ստատիկ էլեկտրական դաշտ, հավասարաչափ-ուղղագիծ շարժման դեպքում լրացուցիչ առաջանում է ստատիկ մագնիսական դաշտ, իսկ արագացումով շարժվելիս ստեղծվում է փոփոխական էլեկտրամագնիսական դաշտ, որի մի մասն անջատվում է լիցքերից և ճառագայթվում տարածության մեջ էլեկտրամագնիսական ալիքների ձևով։


== Բնութագրերը ==


=== Լարվածություններ ===
Էլեկտրամագնիսական դաշտը բնութագրվում է էլեկտրական դաշտի լարվածության 
  
    
      
        
          
            
              E
              →
            
          
        
      
    
    {\displaystyle {\vec {E}}}
   և մագնիսական դաշտի լարվածության 
  
    
      
        
          
            
              H
              →
            
          
        
      
    
    {\displaystyle {\vec {H}}}
   վեկտորներով, որոնց մեծությունն ու ուղղությունը, ընդհանուր առմամբ, տարածության տարբեր կետերում տարբեր է, ընդ որում՝ փոփոխական մագնիսական դաշտը սկզբնավորում է փոփոխական էլերկտրական դաշտ (էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի երևույթ)և հակառակը։ Էլեկտրական և մագնիսական դաշտերը կարելի է առանձին-առանձին դիտարկել միայն դանդաղ փոփոխվող էլեկտրամագնիսական դաշտի դեպքում, երբ դրանց փոխադարձ կապը էական չէ։ Պետք է նկատի ունենալ, սակայն, որ էլեկտրամագնիսական դաշտի բաժանումը երկու դաշտերի պայմանական է։


=== Պոտենցիալներ ===

  
    
      
        
          
            
              E
              →
            
          
        
      
    
    {\displaystyle {\vec {E}}}
   և 
  
    
      
        
          
            
              H
              →
            
          
        
      
    
    {\displaystyle {\vec {H}}}
   կարելի է արտահայտել օժանդակ φ և 
  
    
      
        
          
            
              A
              →
            
          
        
      
    
    {\displaystyle {\vec {A}}}
   մեծությունների՝ պոտենցիալների օգնությամբ։ Տրված 
  
    
      
        
          
            
              E
              →
            
          
        
      
    
    {\displaystyle {\vec {E}}}
   և 
  
    
      
        
          
            
              H
              →
            
          
        
      
    
    {\displaystyle {\vec {H}}}
   դաշտերի համար φ և 
  
    
      
        
          
            
              A
              →
            
          
        
      
    
    {\displaystyle {\vec {A}}}
   պոտենցիալների ընդհանրությունը միարժեք չէ։ Այդ հանգամանքը թույլ է տալիս φ և 
  
    
      
        
          
            
              A
              →
            
          
        
      
    
    {\displaystyle {\vec {A}}}
   ընտրել տվյալ խնդրի պահանջներին համապատասխան՝ նրանց վրա դնելով լրացուցիչ տրամաչափարկման պայման։


=== Էներգիայի խտություն ===
Էլեկտրամագնիսական դաշտի էներիգիայի խտությունը վակուումում որոշվում է

  
    
      
        
          
            
              E
              →
            
          
        
        =
        
          
            1
            
              8
              π
            
          
        
        
          (
          
            
              
                
                  
                    E
                    →
                  
                
              
              
                2
              
            
            +
            
              
                
                  
                    H
                    →
                  
                
              
              
                2
              
            
          
          )
        
      
    
    {\displaystyle {\vec {E}}={\frac {1}{8\pi }}\left({\vec {E}}^{2}+{\vec {H}}^{2}\right)}
  բանաձևով, իսկ միավոր մակերեսի միջով (այդ մակերեսին ուղղահայաց ուղղությամբ) վայրկյանում անցնող էլեկտրամագնիսական էներգիայի հոսքը՝ Պոյնտինգի վեկտորով՝

  
    
      
        
          
            
              S
              →
            
          
        
        =
        
          
            c
            
              4
              π
            
          
        
        [
        
          
            
              E
              →
            
          
        
        ×
        
          
            
              H
              →
            
          
        
        ]
      
    
    {\displaystyle {\vec {S}}={\frac {c}{4\pi }}[{\vec {E}}\times {\vec {H}}]}
  (c-ն լույսի արագությունն է)։ Էլեկտրամագնիսական երկու (կամ մի քանի) դաշտերի վերադրման դեպքում էլեկտրական և մագնիսական դաշտի լարվածությունները գումարվում են՝

  
    
      
        
          
            
              E
              →
            
          
        
        =
        
          
            
              
                E
                →
              
            
          
          
            1
          
        
        +
        
          
            
              
                E
                →
              
            
          
          
            2
          
        
      
    
    {\displaystyle {\vec {E}}={\vec {E}}_{1}+{\vec {E}}_{2}}
  ,   
  
    
      
        
          
            
              H
              →
            
          
        
        =
        
          
            
              
                H
                →
              
            
          
          
            1
          
        
        +
        
          
            
              
                H
                →
              
            
          
          
            2
          
        
      
    
    {\displaystyle {\vec {H}}={\vec {H}}_{1}+{\vec {H}}_{2}}
  որտեղ 
  
    
      
        
          
            
              
                E
                →
              
            
          
          
            1
          
        
        ,
      
    
    {\displaystyle {\vec {E}}_{1},}
   
  
    
      
        
          
            
              
                E
                →
              
            
          
          
            2
          
        
        ,
      
    
    {\displaystyle {\vec {E}}_{2},}
   
  
    
      
        
          
            
              
                H
                →
              
            
          
          
            1
          
        
        ,
      
    
    {\displaystyle {\vec {H}}_{1},}
   
  
    
      
        
          
            
              
                H
                →
              
            
          
          
            2
          
        
      
    
    {\displaystyle {\vec {H}}_{2}}
   բաղադրիչ դաշտերի լարվածություններն են։
Արդյունարար էլեկտրամագնիսական դաշտի էներգիայի խտությունը որոշելիս բաղադրիչ դաշտերի էներգիայի խտություններից բացի, պետք է հաշվի առնել նաև այդ դաշտերի փոխադարձ էներգիան։


== Մաքսվելի հավասարումներ ==
Էլեկտրամագնիսական դաշտի 
  
    
      
        
          
            
              E
              →
            
          
        
      
    
    {\displaystyle {\vec {E}}}
   և 
  
    
      
        
          
            
              H
              →
            
          
        
      
    
    {\displaystyle {\vec {H}}}
   լարվածությունները լիցքերի տվյալ բաշխման դեպքում կարելի է գտնել Մաքսվելի հավասարումներից։ Այդ հավասարումներից հետևում է, որ էլեկտրամագնիսական դաշտը (էլեկտրամագնիսական ալիքները) վակուումում տարածվում է 3×108 մ/վ արագությամբ, որն անփոփոխ է մնում իներցիալ մի համակարգից մյուսին անցնելիս։ 
  
    
      
        
          
            
              E
              →
            
          
        
      
    
    {\displaystyle {\vec {E}}}
   և 
  
    
      
        
          
            
              H
              →
            
          
        
      
    
    {\displaystyle {\vec {H}}}
   վեկտորները իներցիալ մի համակարգից մյուսին անցնելիս ձևափոխվում են այնպես, ինչպես Eμν (μ,ν=0,1,2,3) քառաչափ թենզորի համապատասխան բաղադրիչները։ Այս հանգամանքն ապահովում է Մաքսվելի հավասարումների ինվարիանտությունը Լորենցի ձևափոխումների նկատմամբ։ Էլեկտրամագնիսական դաշտի տեսության կիրառումների զգալի մասը պահանջում է Մաքսվելի հավասարումների ձևակերպումը նյութական միջավայրի համար։ Այս դեպքում հավասարումների մեջ անհրաժեշտ է հաշվի առնել նաև միջավայրի լիցքերի և դրանց ստեղծած էլեկտրական հոսանքների համապատասխանաբար միջինացված արժեքները։


== Դասական և քվանտային էլեկտրադինամիկա ==
Էլեկտրամագնիսական դաշտի՝ Մաքսվելի հավասարումների վրա հիմնված տեսությունը՝ դասական էլեկտրադինամիկան, ընդգրկում է այնպիսի բնագավառներ, ինչպիսիք են ժամանակակից էլեկտրատեխնիկան և ռադիոտեխնիկան, ռադիոֆիզիկան, օպտիկան ևն։ Սակայն էլեկտրամագնիսական դաշտի դասական տեսությունը կիրառելի չէ շատ բարձր հաճախականության էլեկտրամագնիսական ալիքների համար։ Մասնավորապես, այդ տեսությունն անկարող եղավ բացատրել էլեկտրամագնիսական ալիքների կլանումը և ճառագայթումը, Քոմփթոնի էֆեկտը, էլեկտրոն-պոզիտրոն զույգի առաջացումը և մի շարք այլ երևույթներ, որոնք իրենց հիմնավորումը գտան դաշտի քվանտային տեսության շրջանակներում՝ քվանտային էլեկտրադինամիկայում, որտեղ լիցքավորված համակարգերի և վակուումի քվանտամեխանիկական նկարագրությանը զուգընթաց տրվում է էլեկտրամագնիսական դաշտի մասնիկային նկարագրությունը։ Այդ անցումը կատարվում է քվանտային եղանակով։ Վերջինս նշանակում է, որ ω հաճախականությամբ էլեկտրամագնիսական դաշտին համապատասխանության մեջ է դրվում լույսի մասնիկների՝ ֆոտոնների մի համախումբ, որոնցից յուրաքանչյուրը շարժվում է c արագությամբ, ունի հանգստի զրոյական զանգված, hω էներգիա, hk շարժման քանակ (հ-ը Պլանկի հաստատունն է, k=c/ω )և 1-ի հավասար սպին։ Էլեկտրամագնիսական դաշտի ինտենսիվությունը համապատասխանում է ֆոտոնների թվին։ Նյութական համակարգի և Էլեկտրամագնիսական դաշտի փոխազդեցությունը համարժեք է այդ համակարգի և ֆոտոնների փոխազդեցությանը։
էլեկտրամագնիսական  դաշտի  էներգետիկ  հատկությունները
v ծավալի ներսում  փակված էլեկտրամագնիսական դաշտի  էներգիան չի կարող  անփոփոխ մնալ։ Դաշտի էներգիան  ժամանակի ընթացքում  փոփոխվում է  որոշակի հործոնների  ազդեցության տակ.

էլեկտրամագնիսական  դաշտի  էներգիայի մի մասի  վերածումը  էներգիայի  այլ տեսակի, օրինակ, նյութի  մասնիկների  մեխանիկական  էներգիայի, որ կապված է  դրանց  ջերմային  շարժման հետ, որը  հարուցված  է  հաղորդման  հոսանքի ընթացքում։
արտաքին աղբյուրներ աշխատանքը, որը  կարող է և՛ ավելացնել, և՛  նվազեցնել  դաշտի էներգիան։
V   ծավալի և նրան շրջափակող  տարածության  միջակայքի  միջև  կատարվող  էներգիայի սպեցիֆիկ  փոխանակում, որ բնորոշ է  էլեկտրամագնիսական  դաշտին և կոչվում է ճառագայթում։Ճառագայթման  գործընթացի  ինտենսիվությունը  էլեկտրադինամիկայում  բնութագրում են՝  որոշելով տարածության  ամեն կետում  հատուկ վեկտորային մեծություն- Պոյնտինգի  վեկտորը, նրա ֆիզիկական իմաստը  այն  է, որ Պոյնտինգի վեկտորի  մոդուլն ու  ուղղությունը  բնութագրում են  տարածության յուրաքանչյուր  կետում  ճաագայթման  էներգիայի  հոսքի մեծությունն ու  ուղղություն։