Плотность электрического заряда в классической электродинамике. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

В макроскопической электродинамике электрический заряд тела может считаться точечным только если его поле рассматривается на расстояниях, существенно больших, чем характерные размеры заряженного тела. В противном случае электрический заряд считают непрерывно распределённым в некоторой области пространства и вводят объёмную плотность электрического заряда

в точке (х, y, z):

где

- величина заряда, находящегося в объёме

в окрестности точки (x, у, z)в момент времени t. Если электрический заряд находится в слое, толщиной которого можно пренебречь по сравнению с характерным расстоянием, на котором рассматривается поле, то определяют поверхностную плотность электрического заряда

где

- заряд элемента поверхности

Даже если заряд считается точечным, часто из соображений математического удобства считают его непрерывно распределённым в малой области пространства. В этом случае плотность электрического заряда является обобщённой функцией. Если точечный заряд е находится в точке пространства r₀(t), то

имеет вид дельта-функции Грина

Плотность электрического заряда системы точечных зарядов определяется выражением

где N - полное число зарядов, r_i, е_i- радиусы-векторы и величины i-x зарядов.
Введение объёмной плотности электрического заряда позволяет представить интегральную Гаусса теорему, являющуюся одной из основных в электродинамике, в дифференциальной форме:

где Е - напряжённость электрического поля. Если объёмная плотность электрического заряда всюду конечна, то и вектор Евсюду конечен и непрерывен. В средах различают плотность электрического заряда свободных и связанных зарядов. Плотность электрического заряда связанных зарядов выражается через поляризации вектор Р:

В этом случае теорема Гаусса в дифференциальной форме имеет вид

где

- вектор индукции электрич. поля,

- плотность свободных зарядов.

Наличие поверхностной плотности электрического заряда позволяет получить из теоремы Гаусса граничные условия для вектора Е на соответствующих поверхностях:

где Е_{1п, Е2п
-}проекции поля на нормаль к поверхности, направленную от стороны 1 к стороне 2 поверхности, E_t - поле, касательное к поверхности. Левая часть первого равенства иногда наз. поверхностной дивергенцией. С физической точки зрения скачок напряжённости электрического поля на заряженной поверхности возникает из-за того, что точечные заряды на поверхности создают электрическое поле, направленное в разные стороны от поверхности. Если поверхность заряжена положительно, то поле, создаваемое

по обе стороны поверхности направлено от поверхности. В случае отрицат. заряда поверхности поле направлено к поверхности. Поскольку реальный физический заряд всегда сохраняется, то плотность электрического заряда удовлетворяет уравнению непрерывности:

где j - вектор плотности электрического тока.

Литература по плотности электрического заряда в классической электродинамике

Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?

Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.