Закон Кулона Теорема Гаусса Электрический дипольный момент Электрический заряд Электрическая индукция Электрическое поле Электростатический потенциал
Закон Био — Савара — Лапласа Закон Ампера Магнитный момент Магнитное поле Магнитный поток Магнитная индукция
Векторный потенциал Диполь Потенциалы Лиенара — Вихерта Сила Лоренца Ток смещения Униполярная индукция Уравнения Максвелла Электрический ток Электродвижущая сила Электромагнитная индукция Электромагнитное излучение Электромагнитное поле
Закон Ома Законы Кирхгофа Индуктивность Радиоволновод Резонатор Электрическая ёмкость Электрическая проводимость Электрическое сопротивление Электрический импеданс
Тензор электромагнитного поля Тензор энергии-импульса 4-потенциал 4-ток
Тензор электромагнитного поля — антисимметричный дважды ковариантный тензор, являющийся обобщением напряжённости электрического и индукции магнитного поля для произвольных преобразований координат. Он используется для инвариантной формулировки уравнений электродинамики, в частности, с его помощью можно легко обобщить электродинамику на случай наличия гравитационного поля.
Тензор электромагнитного поля определяется через 4-потенциал по формуле
Хотя он выражается через обычные производные, а не ковариантные, он является тензором относительно произвольных преобразований координат. Это следует из того, что то же выражение можно записать через ковариантные производные:
Если рассматривать 4-потенциал как 1-форму на пространстве-времени, то тензор электромагнитного поля выражается как внешняя производная
Отсюда также очевидна его инвариантность.
Ковариантные компоненты тензора электромагнитного поля имеют вид
Такая зависимость антисимметричного тензора от двух векторов условно записывается как
Контравариантные компоненты (в пространстве с метрикой Минковского) имеют вид
F μ μ --> ν ν --> = ∂ ∂ --> μ μ --> A ν ν --> − − --> ∂ ∂ --> ν ν --> A μ μ --> {\displaystyle F^{\mu \nu }=\partial ^{\mu }A^{\nu }-\partial ^{\nu }A^{\mu }} ( ∂ ∂ --> i = − − --> ∂ ∂ --> i {\displaystyle \partial ^{i}=-\partial _{i}} )
что обозначается как
Таким образом, оказывается, что векторы электрического и магнитного полей преобразуются в общем случае линейных преобразований не как векторы, а как компоненты тензора типа (0, 2). Закон их преобразований при переходе в систему отсчёта, движущуюся со скоростью V вдоль оси X, имеет вид
Непосредственно из определения следует, что
В компонентах это выражение принимает вид
где ε ε --> μ μ --> ρ ρ --> ν ν --> σ σ --> {\displaystyle \varepsilon _{\mu \rho \nu \sigma }} — символ Леви-Чивиты для 4-мерного пространства. Если расписать это выражение через компоненты векторов электрического и магнитного поля, то оно совпадёт с первой парой уравнений Максвелла:
Вторая пара уравнений Максвелла выражается (в Гауссовой СГС) через тензор электромагнитного поля и 4-ток как
где j μ μ --> {\displaystyle j^{\mu }} — вектор 4-тока.
Также можно записать их через звёздочку Ходжа:
Сила Лоренца (и, соответственно, дифференциальное уравнение для движения заряда в четырёхмерной форме) выражается через вектор 4-скорости частицы и заряд e {\displaystyle e} по формуле:
Lokasi Pengunjung: 3.144.35.155