Substanta si campul sunt forme fizice fundamentale, in stransa conexiune, sub care se prezinta materia.
Campul electromagnetic este o forma de existenta a materiei, deosebita de substanta corpurilor si exista in regiunile din spatiu in care se pot exercita asupra corpurilor actiuni ponderomotoare ( forte si cupluri ) de natura electromagnetica. Prin actiuni ponderomotoare de natura electromagnetica se inteleg fortele si cuplurile exercitate asupra corpurilor din cauze care nu sunt de natura termica sau mecanica.
Pentru notiunea generala de camp (deci si de camp electromagnetic) se poate da o definitie mai precisa. Prin camp se intelege o forma de existenta a materiei, relativ delimitata de substanta, avand o inalta activitate si capabila din aceasta cauza sa realizeze interactiunea fizica a particulelor de substanta. Campul se poate transforma dintr-o forma in alta, iar campul electromagnetic se poate transforma in substanta, ceea ce se pune in evidenta in cadrul fizicii nucleare. Comparativ cu substanta, ce ocupa o portiune finita din spatiu ,campul electromagnetic poate exista si-n spatiul dintre corpuri (vid).
Cele mai multe proprietati ale campului electromagnetic se studiaza indirect, prin efectele pe care le produce (de exemplu efecte mecanice si termice), deoarece cele mai multe dintre modurile de manifestare ale campului electromagnetic nu sunt direct accesibile simturilor omului. Numai undele electromagnetice de lungimi de unda cuprinse intre 0,4 µm si 0,76 µm sunt direct perceptibile, fiind unde luminoase.
CUPRINS
1. CaMPUL ELECTROMAGNETIC iN TEORIA MACROSCOPICa 7
1.1 Campul si substanta 7
1.2 Ipotezele teoriei macroscopice a fenomenelor electrice si magnetice 8
1.3 Marimi fizice ale campului electromagnetic 9
1.4 Clasificarea regimurilor campului electromagnetic 11
1.5 Teorema fundamentala a campurilor de vectori (Helmholtz) 12
1.5.1 Divergenta unui vector 13
1.5.2 Rotorul unui camp vectorial 15
1.6 Campuri potentiale 17
1.7 Campuri solenoidale (rotationale) 19
1.8 Operatii vectoriale compuse in calculul campurilor 20
2. CaMP ELECTRIC. INTENSITATEA CaMPULUI ELECTRIC 21
2.1 Sursele campului electrostatic 25
2.1.1 Starea de electrizare prin incarcare 25
2.1.2 Starea de electrizare prin polarizare 27
2.2 Determinarea distributiei campului electric 29
2.2.1 Teoria coulombiana a campului electrostatic 29
a. Campul electric coulombian produs de sarcina adevarata
(formula integrala) 29
b. Relatii de calcul ale campului produs de starea de polarizare 31
b.1 Modelul dipolar al dielectricilor polarizati. Sarcina
electrica de polarizatie 32
b.2 Teorema echivalentei dintre un mic corp polarizat
electric si un dipol electric elementar 33
2.2.2 Teorema fundamentala a campurilor vectoriale 36
a. Integrala de suprafata a campului electric. Fluxul electric.
Dependenta camp-sursa 36
b. Integrala de linie a campului electric 39
b.1 Tensiune electrica 39
b.2 Potential electrostatic si diferenta de potential 40
b.3 Tensiune electromotoare 43
c. Intensitatea campului electric si inductia electrica in corpuri 44
2.3 Campul electric stationar. Starea electrocinetica 54
2.3.1 Caracterizarea globala a starii electrocinetice. Curent electric de
conductie 55
2.3.2 Caracterizarea locala a starii electrocinetice 57
2.3.3 Curent electric de convectie 59
2.3.4 Campuri electrice imprimate 61
A. Campul electric imprimat de acceleratie 61
B. Campul electric imprimat de contact 63
C. Campuri electrice imprimate termoelectric 63
D Campuri electrice imprimate de natura electrolitica 64
3. CaMPUL MAGNETIC. INDUCtIA MAGNETICa 65
3.1 Sursele campului magnetic 66
3.1.1 Conductoare parcurse de curenti electrici. Forta Laplace 66
3.1.2 Corpuri magnetizate 67
3.2 Determinarea distributiei campului magnetic 70
3.2.1Teoria laplaceana a campului magnetic stationar 70
a. Camp magnetic produs de conductoare parcurse de curent
electric (formula Biot-Savart-Laplace) 70
b. Calculul distributiei campului magnetic produs de corpurile
magnetizate 77
b.1 Modelul amperian al corpurilor magnetizate 77
b.2 Echivalenta dintre un mic corp magnetizat si o bucla de
curent 79
3.2.2 Teorema fundamentala a campului magnetic 82
A. Integrala de linie a campului magnetic 82
B. Integrala de suprafata a campului magnetic. Fluxul
magnetic 85
C. Campul magnetic in corpuri 87
4. LEGILE CaMPULUI ELECTROMAGNETIC
4.1 Legea dependentei dintre inductie, intensitate si polarizatie
in camp electric 93
4.2 Legea polarizatiei electrice temporare 93
4.3 Legea fluxului electric 95
4.4 Legea conductiei electrice 96
4.5 Legea transformarii energiei in conductoare parcurse
de curent electric de conductie 99
4.6 Legea dependentei dintre inductie, intensitate si magnetizatie
in camp magnetic 101
4.7 Legea magnetizatiei temporare 102
4.8 Legea fluxului magnetic 103
4.9. Legea conservarii sarcinii electrice 104
4.10 Legea inductiei electromagnetice 107
4.11 Legea circuitului magnetic 118
4.12 Sistemul complet al legilor campului electromagnetic 122
5. REGIMURILE CaMPULUI ELECTROMAGNETIC 123
5.1Clasificarea regimurilor campului electromagnetic 123
5.2 Ecuatiile de ordinul I ale campului electromagnetic 124
5.3 Potentiale electrodinamice 126
5.3.1 Ecuatiile de ordinul II ale campului electromagnetic 126
5.3.2 Particularizarea ecuatiilor de ordinul II ale campului
electromagnetic in functie de regimurile campului 127
5.4 Analiza regimurilor campului electromagnetic 129
5.4.1 Camp electrostatic 129
a. Teoria potentialului electrostatic 129
b. Teoremele electrostaticii 134
b.1 Teorema condensatorului 134
b.2 Teoremele lui Maxwell pentru sisteme
de conductoare aflate in echilibru electrostatic 140
b.3 Teorema energiei electrostatice 143
b.4 Teorema fortelor generalizate in camp electrostatic 146
5.4.2 Campul electric stationar 149
a. Formele particulare ale legilor campului electromagnetic
in regim electrocinetic 149
b. Rezolvarea problemelor de regim electrocinetic 151
5.4.3 Campul magnetic stationar 153
a. Teoria potentialului vector 153
b. Teoremele campului magnetic stationar 158
b.1 Teorema inductivitatii proprii 158
b.2 Teorema inductivitatii mutuale 160
b.3 Teorema lui Maxwell cu referire la inductivitati 162
b.4 Teorema energiei magnetice 164
b.5 Teorema fortelor generalizate in camp magnetic 168
b.6 Circuite magnetice 168
5.4.4 Ecuatiile campului electromagnetic cvasistationar 173
5.4.4.1 Ecuatiile campului electromagnetic cvasistationar
in medii imobile 173
a. Ipotezele regimului cvasistationar in conductoare masive
imobile 173
b. Ecuatiile de primul ordin ale campului electromagnetic
cvasista¬tionar in medii imobile 174
c. Ecuatiile de ordinul al -II-lea ale campului electromagnetic
cvasistationar in medii imobile 175
d. Teorema energiei campului electromagnetic 177
e. Caldura dezvoltata la parcurgerea ciclurilor
de polarizare. Teorema Warburg 179
5.4.4.2 Campul electromagnetic cvasistationar armonic permanent
in conductoare imobile 180
a. Formele complexe ale ecuatiilor campului
electromagnetic cvasistationar armonic permanent
in conductoare masive 180
b. Difuzia campului electromagnetic cvasistationar armonic
permanent in semispatiul conductor 182
c. Efectele difuziei campului electromagnetic 187
c.1Curenti turbionari 187
c.2 Efectul pelicular 187
c.3 Efectul de proximitate 189
c.4 Metode de rezolvare a problemelor de curenti
variabili in conductoare masive 190
5.4.5 Unde electromagnetice 195
5.4.5.1.Unda electromagnetica in vid 195
a. Ecuatia undei electromagnetice in vid 195
b. Solutia ecuatiei undei electromagnetice in vid 196
c. Unda electromagnetica plana in vid 198
c.1 Impedanta de unda 200
c.2 Polarizarea undei 201
5.4.5.2 Unda electromagnetica plana in conductivi 203
a. Impedanta de unda 205
b. Transmisia energiei electrice 208
5.4.5.3 Unda electromagnetica la modul general.
Ghiduri de unda. 209
a. Reflexia si refractia undelor electromagnetice 211
b. Ecuatia generala a undei (moduri de propagare) 211
c. Impedanta de unda a modurilor de propagare 215
d. Rezolvarea ecuatiei undei in ghiduri de unda 216
5.4.5.4. Ecuatiile telegrafistilor 220
5.4.6 Radiatia electromagnetica 223
a. Potentiale electrodinamice intarziate vector Ae si scalar Ve 223
c. Vectorul lui Hertz 224
d. Oscilatorul si rezonatorul elementar 224
BIBLIOGRAFIE 239
