Elektromagnētiskā lauka avoti

Elektromagnētiskā lauka avoti var būt elektriskais lādiņš un/vai elektriskā strāva.

Elektriskais lādiņš 

Elektrisko lādiņu fizikā apzīmē ar  un tā mērvienība ir kulons (C).

Elektriskais lādiņš var būt pozitīvs vai negatīvs.

Pozitīvu lādiņu veido protoni, savukārt negatīvu lādiņu - elektroni.

Lādiņiem piemīt elektriskā lādiņa nezūdamības likums.

Tilpuma lādiņa blīvums 

Tilpuma lādiņa blīvumu fizikā apzīmē ar 

 
 kur
  - tilpuma elements
  - lādiņš, kurš atrodas dotajā tilpumā

Saskaņā ar šo definīciju lādiņš ir integrālis

Virsmas lādiņa blīvums 

Virsmas lādiņa blīvumu apzīmē ar 

 
 kur
  - virsmas elements
  - lādiņš, kurš atrodas uz dotās virsmas

Saskaņā ar šo definīciju lādiņš ir integrālis

Lineārais lādiņa blīvums 

Lineāro lādiņa blīvumu apzīmē ar 

 
 kur
  - līnijas elements
  - lādiņš, kurš atrodas uz dotās virsmas

Saskaņā ar šo definīciju lādiņš ir integrālis

Delta funkcija 

Pieņemsim, ka uz  ass punktā  atrodas punktveida lādiņš . Visos  ass punktos lādiņa blīvums , izņemot punktu , kurā tas ir bezgalīgi liels, jo punktam nav tilpuma.

Lai gan funkcija  nav nepārtraukta, to var izteikt matemātiski šādi:

 
 kur
  (Delta funkcija)

Vēl jābūt izpildītam šādam nosacījumam:

 ,

kurš nepieciešams, lai iegūtu galīgu lielumu .

Vairāku lādiņu blīvums 

Situācija ir līdzīga, ja uz  ass diskrētos punktos  izvietoti  punktveida lādiņi  un sistēmas pilnais lādiņš ir . Arī šādu lādiņu izvietojumu var izteikt ar  funkcijām .

 

Un līdz ar to

Elektriskā strāva 

Elektriskā strāva - daļiņu (lādiņnesēju) orientēta plūsma. Elektriskā strāva vielā var plūst tad, ja tajā pietiekamā koncentrācijā eksistē brīvi lādiņnesēji, kas var pārvietoties makroskopiskā attālumā. Par šādām vielām saka, ka tās labi vada elektrisko strāvu jeb tie ir vadītāji. Lai strāva plūstu, vadītājā jāpastāv elektriskajam laukam, kuru rada elektroenerģijas avots. Elektriskā lauka spēks izraisa lādiņnesēju kustību. Lādiņnesēji var būt an brīvie elektroni metālā, pozitīvie un negatīvie joni gāzēs, šķidrumos, plazmā u.tml.

Elektriskās strāvas virziens 

Par elektriskās strāvas virzienu pieņemts uzskatīt pozitīvo lādiņnesēju kustības virzienu. Tāpēc, ja strāva ir negatīvu elektronu plūsma (kā, piemēram, metālos), tad strāvas virziens ir pretējs elektronu orientētās kustības virzienam.

Elektriskās strāvas stiprums 

Elektriskās strāvas stiprums  ir elektriskais lādiņš , kurš noteiktā laikā  izplūst caur vadītāja šķērsgriezuma laukumu.

 

Precizējot, strāvas stipruma formula ir:

 
 kur
  - lādiņš, kurš izplūda caur vadītāja šķērsgriezuma laukumu
  - laika intervāls, kad notiek lādiņa plūsma

Elektriskās strāvas tilpuma blīvums 

Elektriskās strāvas tilpuma blīvumu apzīmē ar 

Ja lādiņnesēji pārvietojas tilpumā, tad to plūsmas līnijas šķērso virsmu 

 
 kur
 
  - virsmas  normāles vektors

Saistība ar lādiņa tilpuma blīvumu 

 
 kur
  - lādiņu orientētās kustības vidējais ātrums

Elektriskās strāvas virsmas blīvums 

Elektriskās strāvas virsmas blīvumu apzīmē ar 

Ja lādiņnesēji pārvietojas pa ķermeņa (vada) virsmu, tad to plūsmas līnijas šķērso līniju , kura veido šo virsmu.

 
 kur

Saistība ar lādiņa virsmas blīvumu 

 

Elektromagnētisms