Поскольку электромагнитная волна не только обладает энергией, но и переносит её со скоростью:
то очевидно векторные величины:
выражают соответственно мгновенную и усреднённую плотность потока энергии электромагнитного поля в направлении распространения волны. После подстановки и преобразований следует:
где П – вектор Пойтинга, а Пср – его усреднённое значение, которое часто называется интенсивностью электромагнитной волны. Обе величины П и Пср в системе СИ измеряется в Вт⁄м2.
Стационарные электрические, магнитные и электромагнитные поля связаны со своими источниками и от них не отделяются. В отличие от стационарных полей переменное электромагнитное поле может отделяться от своего источника, существовать самостоятельно и распространяться по свободному пространству со скоростью света. При этом с такой же скоростью вместе с полем переноситься его энергия, масса и импульс. Это приводит к образованию потоков энергии и импульса электромагнитного поля в направлении его распространения. Очевидно, произведения wc и ρc выражают при этом плотности указанных потоков
где П и К соответственно плотность потока энергии и плотность потока импульса. Это векторные величины. Их значения и направление в пространстве задаются векторами Ε и Η электромагнитного поля, и определяется выражениями:
Материальность электромагнитного поля означает, что оно, будучи носителем энергии, обладает массой как своим неотъемлемым свойством. Связь между энергией поля и его массой, а также связь между плотностями энергии и массы определяется известными релятивистскими уравнениями. Отсюда следует выражения плотности массы электрического, магнитного и электромагнитного полей:
В случае стационарных сверхсильных полей, когда плотность энергии wэ и wм достигает значений до 10 6 Дж/м3 , плотность массы принимает значение около 10 -11 кг/м3. Это естественно верхний предел возможных значений ρ, тогда как нижний предел плотности массы может опускаться до значений 10 -17 кг/м3, а в слабых полях даже приближаться к нулевым значениям. Плотность массы электромагнитного поля по сравнению с плотностью вещества оказывается крайне незначительной, но именно она определяет инертные свойства электромагнитного поля.
Читать дальше…
Электромагнитное поле является носителем энергии во всех своих состояниях, в том числе, когда оно является только электрическим или только магнитным. В зависимости от состояния плотность энергии поля определяется одним из трёх выражений:
где учтено, что
В случае стационарных сверхсильных полей, когда их интенсивность поднимается до уровня Е = 10 9 В/м или W = mc2, Н = 10 6 А/м плотность энергии wэ или wм достигает значения около 10 6 Дж/м3.
Читать дальше…
Стационарные электромагнитные поля, образованные независимыми полями Ε и Β. Поле считается электромагнитным и стационарным, если в каждой его точке есть одновременно два поля Ε и Β и каждое из них стационарное. Такие поля не влияют друг на друга и остаются независимыми в случае их взаимного наложения в одной и той же области.
При наложении электростатического поля на магнитостатическое образуется стационарное электромагнитное поле. Необходимый вариант стационарного электромагнитного поля обеспечивается образованием надлежащих статических полей Ε и Β и выбором их взаимной ориентаций.
Читать дальше…
Электромагнитные явления связаны с зарядами и токами, с электрическими, магнитными и электромагнитными полями. Многообразие этих явлений весьма обширно, но все они подчинены четырём уравнениям Максвелла, обладающим статусом фундаментальных всеобъемлющих физических законов для данных явлений.
Читать дальше…
Поле считается центральным, если его векторные линии сходятся к центру и являются при этом прямыми и радиальными по всему пространству. Источником или стоком такого поля должен быть локальный точечный заряд. Но у электрического поля он есть, а у магнитного – нет. Следовательно, центральное электрическое поле реально, тогда как центральное магнитное поле невозможно в принципе.
Сторонние источники являются либо накопителями, либо генераторами энергии. Передача энергии источниками в цепь происходит только через электромагнитное поле, которое возбуждается источником во всех элементах цепи, независимо от их технических особенностей и прикладного значения, а также от сочетания физических свойств в каждом из них. Именно электромагнитное поле является тем первичным фактором, который задает распределение энергии источника по элементам цепи и определяет физические процессы в них, в том числе и электрический ток.
Поле считается электромагнитным, если в данной точке среды или свободного пространства есть одновременно два поля – электрическое Ε и магнитное Β. Возможны следующие состояния этого поля и его частных вариантов:
Электромагнитное поле имеет двойную физическую природу. Это два взаимосвязанных поля – электрическое и магнитное. Только в особых случаях их можно разделить, но это будут всего лишь частные варианты того же электромагнитного поля.
Материальность электромагнитного поля проявляется физически в том, что оно производит силовое действие на частицы, обладающие электрическим зарядом, электрическим или магнитным моментами, а так же в том, что оно обладает энергией, массой и импульсом. При таких свойствах электромагнитное поле проявляет себя как реальный вид материи, а не как теоретическая модель, оторванная от реальности.
Как вид материи, электромагнитное поле может быть сплошным и не обладать дискретной структурой, но может быть и в дискретном квантованном состоянии. Квантованное электромагнитное поле подчинено законам квантовой механики, тогда как сплошное классическое электромагнитное поле подчинено уравнениям Максвелла, и применение квантовой механики не требует.
Читать дальше…