электрическая и магнитная, физические величины, характеризующие (наряду с напряжённостями электрического и магнитного полей) электромагнитное поле. В вакууме эти характеристики совпадают с соответствующими напряжённостями, если пользоваться СГС системой единиц (Гаусса); в Международной системе единиц (СИ) они различаются постоянными множителями.
Вектор электрической индукции D (называемый также электрическим смещением) является суммой двух векторов различной природы: напряжённости электрического поля Е - главной характеристики этого поля - и поляризации Р , которая определяет электрическое состояние вещества в этом поле. В системе Гаусса:
D E +4p P (1)
(4p - постоянный коэффициент); в системе СИ
D e0 E + P, (1¢)
где e0 - размерная константа, называемая электрической постоянной или диэлектрической проницаемостью вакуума. Вектор поляризации Р представляет собой электрический дипольный момент единицы объёма вещества в поле Е ,т. е. сумму электрических дипольных моментов p i , отдельных молекул внутри малого объёма D V , деленную на величину этого объёма:
В изотропном веществе, не обладающем сегнетоэлектрическими свойствами (см. Сегнетоэлектричество ), при слабых полях вектор поляризации прямо пропорционален напряжённости поля. В системе Гаусса
P cе Е ,(3)
где c e - безразмерная величина, называемая коэффициентом поляризации или диэлектрической восприимчивостью. Именно она характеризует электрические свойства вещества. Для сегнетоэлектриков c e зависит от Е , так что связь Р и Е становится нелинейной.
Подставляя выражение (3) в (1), получим:
D (1 + 4pc е ) Е e Е . (4) Величина
e 1 + 4pc e ,(5)
также характеризующая электрические свойства вещества, называется диэлектрической проницаемостью .В системе СИ
Р c e e0 E (3¢)
и, соответственно,
D e0e Е ,(4-)
e 1 + c e. (5-)
Смысл введения вектора электрической И. состоит в том, что поток вектора D через любую замкнутую поверхность определяется только свободными зарядами, а не всеми зарядами внутри объёма, ограниченного данной поверхностью, подобно потоку вектора Е . Это позволяет не рассматривать связанные (поляризационные) заряды и упрощает решение многих задач.
Вектор магнитной индукции В - основная характеристика магнитного поля, представляющая собой среднее значение суммарной напряжённости микроскопических магнитных полей, созданных отдельными электронами и др. элементарными частицами. Вектор же напряжённости магнитного поля Н является разностью двух векторов различной природы: вектора В и вектора намагниченности I . В системе Гаусса
Н В - 4p I ,
Или
(6)
В Н +4p I .
Намагниченность представляет собой магнитный момент единицы объёма и характеризует магнитное состояние вещества. В изотропной среде при слабых полях намагниченность прямо пропорциональна Н :
I c m H ,(7)
где c m - магнитная восприимчивость ,характеризующая магнитные свойства вещества. Для ферромагнетиков c m зависит от Н . Подставляя (7) в (6), получим связь между В и Н :
В (1 + 4pc m ) H m Н (8)
Величина
m 1 + 4pc m ,(9)
также характеризующая магнитные свойства вещества, называется магнитной проницаемостью .
В системе СИ эти формулы записываются следующим образом:
В m0 H + I ,(6')
I m0c m H ,(7')
В m0m Н ,(8')
m 1 + c m (9')
Константа m0 называется магнитной постоянной или магнитной проницаемостью вакуума. Вектор Н вводится в теорию электромагнитного поля в связи с тем, что циркуляция вектора Н вдоль замкнутого контура, в отличие от циркуляции вектора В , определяется движением только свободных зарядов.
Лит.: Калашников С. Г., Электричество, М., 1970 (Общий курс физики, т. 2), гл. 5 и 11; Фриш С. Э. и Тиморева А. В., Курс общей физики, т. 2, М., 1953, гл. 15, 18 .
Г. Я. Мякишев.