пондеромоторные силы

ПОНДЕРОМОТОРНЫЕ СИЛЫ вэлектродинамике - силы, действующие на тела в электрич. и магн. полях. Термин "П. с." введён во времена, когда наряду с весомыми телами признавалось существование невесомых субстанций (эфир, электрич. жидкость и т. п.); в совр. лексиконе иногда говорят просто об эл--магн. силах.

Плотность П. с. связана с тензором напряжений (см. Напряжение механическое)соотношением

где- i-я компонента плотности П. с., = пространственные координаты (г, k - 1, 2, 3). В электрич. поле П. с. действуют как на проводящие, так и на ди-электрич. тела. Для изотропной жидкой диэлектрич. среды

где - диэлектрич. проницаемость, - плотность среды, - плотность сторонних зарядов (здесь и далее используется гауссова система единиц). Последний член описывает силы, действующие на сторонние заряды в диэлектрике. Наиб. простой вид плотность объёмных П. с. имеет в газе, где e пропорциональна

В случае металлов в электростатич. поле П. с. действуют только на их поверхность, создавая "отрицательное" давление, равное где - поле на поверхности проводника (ортогональное ей). В случае твёрдого диэлектрика ф-лы для П. с. имеют более сложный вид, поскольку в (1) необходимо добавить члены, связанные с изменением тензора диэлектрич. проницаемости под действием деформаций сдвига, не изменяющих плотность тела. Кроме того, в кристаллах ряда низко-симметрич. кристаллич. классов - пьезоэлектриках - возникают напряжения, пропорциональные не второй, а первой степени электрич. поля.

Объёмные интегралы, определяющие полную силу и момент силдействующие на тело в целом, можно свести к интегралам по поверхностиохватывающей это тело:

где - диэлектрич. проницаемость внеш. (однородной) среды, - радиус-вектор и внеш. нормаль к элементу поверхности. Эти силы, в частности, приводят к втягиванию диэлектрика в области с большими значениями Е.

Аналогично случаю электрич. поля на тело с магнитной проницаемостьюдействует сила со стороны магн. поля с объёмной плотностью

Первые два члена связаны с воздействием непосредственно на магнетик, последний член - с силами, действующими на токи проводимости и токи, связанные с перемещением сторонних зарядов. В случаеэтот член оказывается основным и сила, действующая на проводник с током, равна

Эта ф-ла применима как к жидким, так и к твёрдым проводникам. Если принять, что ток протекает по линейному (т. е. тонкому) проводнику, а магн. поле создаётся др. линейными проводниками с током, то из (4) следует Био - Савара закон. В общем случае ф-ла (4) определяет также "внутренние" силы, с к-рыми разл. участки проводника воздействуют друг на друга. Так, на катушку с током действуют П. с., сжимающие её вдоль оси и растягивающие в радиальном направлении, что, в частности, затрудняет получение сильных магн. полей из-за ограниченной механич. прочности катушки.

П. с. часто удобнее вычислять, используя закон сохранения энергии для системы тел с учётом нолей. Под действием П. с. происходит деформация тел - электро-стрикция и магнитострикция ,поэтому для вычисления равновесных состояний необходимо учитывать и силы упругости, возникающие при такой деформации.

В перем. эл--магн. поле объёмная плотность П. с. отличается от суммы выражений (1) и (2) дополнит. слагаемым называемым силой Абрагама. Одной из разновидностей П. с. являются силы давления эл--магн. волн (передача импульса и момента импульса телу при поглощении, отражении и преломлении эл--магн. волн), в частности давление света и Садовского эффект.

Лит.: Тамм И. Е., Основы теории электричества, 10 изд., М., 1989; Ландау Л. Д., Лифшиц E. М., Электродинамика сплошных сред, 2 изд., М., 1982; Сивухин Д. В., Общий курс физики, 2 изд., [т. 3] - Электричество, М., 1983,

А. Н. Васильев.

   <<      Предметный указатель      >>