Электромагнитные свойства сред
Сила действия электромагнитного поля на заряд зависит от среды. Физически это обусловлено поляризацией и намагничиванием среды, в результате которых появляются дополнительные электрические и магнитные поля, складывающиеся с основными полями. Поэтому, в отличии от вакуума, для описания электромагнитного поля в материальных средах вводятся дополнительный вектор электрического смещения (электрической индукции) D и вектор напряженности магнитного поля Н. Кроме того, для сред со свободными электрическими зарядами вводится вектор плотности проводимости jпр.. Связь между этими векторами и векторами Е и Н определяется материальными уравнениями. В этом случае вектор электрического смещения определяется выражением (первое материальное уравнение) /19/:
D = а Е = 0 Е,(5.4)
где а - абсолютная диэлектрическая проницаемость среды;
0 = 8,86·10-12 [Ф/м] - диэлектрическая постоянная вакуума;
= 0 / а - относительная диэлектрическая проницаемость.
Вектор напряженности магнитного поля равен (второе материальное уравнение):
H = В/ а = В/ 0 ,(5.5)
где а - абсолютная магнитная проницаемость;
0 = 1,256∙10-6 [Гн/м] - магнитная постоянная;
= а / 0 - относительная магнитная проницаемость.
Вектор плотности тока проводимости или закон Ома в дифференциальной форме (третье материальное уравнение) определяется соотношением
jпр. = σ Е, (5.6)
где σ - объемная удельная проводимость среды [Сим/м].
Материальные среды в общем случае имеют комплексную диэлектрическую проницаемость
ε = εа - iσ/ω. (5.7)
Вещественная часть комплексной диэлектрической проницаемости определяет интенсивность поляризации среды, а мнимая - характеризует потери в среде.Однако это выражение не учитывает поляризационных потерь в диэлектрике, возникающих в результате периодически меняющейся поляризации вещества. Эти потери можно определить выражением
tgδ =σ /( ω а). (5.8)
Значение tgδ определяется экспериментально и приводится в справочной литературе. Физически tgδ определяет некоторое эффективное значение проводимости σ, отличное от проводимости диэлектриков на постоянном токе.
В зависимости от свойств параметров а, а и σ среды делятся на:
· линейные, в которых а, а и σ не зависят от величины Е и Н;
· нелинейные, в которых а, а и σ зависят от величины Еи Н.
Все реальные среды, по существу, являются нелинейными. Однако при не очень сильных полях можно считать среды линейными.
Линейные среды делятся на:
· однородные, у которых а, а и σ не зависят от координат, т.е. свойства среды одинаковы во всех точках;
· неоднородные, у которых хотя бы один из параметров - а, а или σ - является функцией координат;
· изотропные, у которых свойства не зависят от направления векторов Е и Н ( а, а и σ - скалярные величины);
· анизотропные, у которых свойства меняются в зависимости от изменения направления векторов Е и Н (по крайней мере, один из параметров а, а или σ - тензоры).
Дата добавления: 2015-08-11; просмотров: 3500;