- •3 В.К. Игнатьев. Электродинамика сплошных сред
- •Литература Основная:
- •Дополнительная:
- •1.Макроскопическая электродинамика
- •1.1. Усреднение микроскопических уравнений Максвелла
- •1.2. Граничные условия
- •1.3. Материальные уравнения
- •1.4. Обобщенная проницаемость
- •1.5. Энергия электромагнитного поля
- •2. Электродинамика движущихся сред
- •2.1. Преобразования Лоренца
- •2.2. Тензор электромагнитного поля
- •2.3. Уравнения Минковского
- •2.4. Граничные условия
- •3. Электромагнитное поле в диспергирующей среде
- •3.1. Комплексная диэлектрическая проницаемость
- •3.2. Соотношения Крамерса – Кронига
- •3.3. Пространственная дисперсия
- •3.4. Диссипация энергия электромагнитного поля в среде
- •3.5. Энергия электромагнитного поля в диспергирующей среде
- •4.Стационарное электрическое поле
- •4.1. Электростатика проводников
- •4.2. Термодинамика проводников
- •4.3. Электростатика диэлектриков
- •4.4. Термодинамика диэлектриков
- •4.5. Пьезоэлектрики и сегнетоэлектрики
- •4.6. Кинетические явления
- •5. Стационарное магнитное поле
- •5.1. Магнитостатика магнетиков
- •5.2. Термодинамика магнетиков
- •5.3. Кинетические явления в магнитном поле
- •5.4. Ферромагнетики
- •5.5. Сверхпроводники
- •6. Электродинамика плазмы
- •6.1. Взаимодействие свободных зарядов с электромагнитным полем
- •6.2. Дебаевское экранирование
- •6.3. Обобщенная проницаемость плазмы
- •6.4. Магнитогидродинамика плазмы
- •7. Электродинамика неоднородных и нелинейных сред
- •7.1. Поверхностные волны
- •7.2. Нормальный скин-эффект, поверхностный импеданс
- •7.3. Аномальный скин-эффект
- •7.4. Электромагнитные флуктуации
- •7.5. Нелинейная поляризация
- •Содержание
3 В.К. Игнатьев. Электродинамика сплошных сред
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра радиофизики
В. К. Игнатьев
Электродинамика сплошных сред
Конспект лекций
Волгоград 2001
УДК 538.3
Рецензент: д.ф.-м.н. проф. Шмелев Г.М. (ВГПУ)
Печатается по решению Ученого совета Физического факультета ВолГУ (протокол № 1 от 21.09.2000)
Игнатьев В.К. Электродинамика сплошных сред: Конспект лекций. –
Волгоград: Издательство ВолГУ, 2001. – 113 с.
В методическом пособии содержатся основные теоретические сведения по дисциплине цикла ОПД «Электродинамика сплошных сред» для специальности 013800 «Радиофизика и электроника» и направления 511500 "Радиофизика". Курс построен в рамках классического и квазиклассического подходов и рассчитан на тесное взаимодействие с дисциплинами "Квантовая теория", "Основы теории колебаний", "Физика волновых процессов", "Квантовая радиофизика" и "Взаимодействие излучения с веществом". Особое внимание уделяется понятию обобщенной восприимчивости различных сред, а также ее временной и пространственной дисперсии. Список рекомендованной литературы дается в начале пособия.
В.К. Игнатьев, 2001
Издательство Волгоградского государственного университета, 2001
Литература Основная:
1. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. М.: Наука., 1982. – 620 с.
2. Бредов М.М., Румянцев В.В., Топтыгин И.Н. Классическая электродинамика: Учебное пособие для вузов. М.: Наука, 1985. – 400 с.
3. Ильинский Ю.А., Келдыш Л.В. Взаимодействие электромагнитного излучения с веществом: Учебное пособие для вузов. М.: Изд-во МГУ, 1989. – 304 с.
4. Базаров И.П., Геворкян Э.В., Николаев П.Н. Неравновесная термодинамика и физическая кинетика: Учебное пособие для вузов. М.: Изд-во МГУ, 1989. – 240 с.
Дополнительная:
5. Ахиезер А.И., Ахиезер И.А. Электромагнетизм и электромагнитные волны: Учебное пособие для вузов. М.: Высш. шк., 1985. – 504 с.
6. Галицкий В.М., Ермаченко В.М. Макроскопическая электродинамика: Учебное пособие для вузов. М.: Высш. шк., 1988. – 159 с.
7. Гинзбург В.Л., Рухадзе А.А. Волны в магнитоактивной плазме. М.: Наука., 1970. – 207 с.
8. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Статистическая физика, часть 1. М.: Наука., 1976. – 584 с.
1.Макроскопическая электродинамика
Предметом электродинамики сплошных сред является изучение электромагнитных полей в пространстве, заполненном веществом. Заряженные частицы, из которых состоит вещество, под действием электромагнитного поля могут двигаться, что приводит к возникновению областей пространства с отличными от нуля плотностями заряда и тока. Наведенные таким образом заряды и токи сами являются источниками электромагнитного поля. Если вещества так мало, что изменение электромагнитного поля, обусловленное наведенными зарядами и токами, относительно мало, мы имеем дело с известной задачей о движении зарядов в заданном поле.
Если пренебречь влиянием электромагнитного поля наведенных токов и зарядов на движение этих зарядов нельзя, то вещество следует считать взаимодействующим со средой, и задача сводится к нахождению самосогласованного электромагнитного поля, которая и составляет предмет электродинамики сплошных сред. При этом фундаментальные микроскопические законы, такие как уравнения электромагнитного поля в вакууме, уравнения квантовой механики, описывающие движения отдельных микрочастиц во внешних полях, и законы статистической физики, определяющие поведение ансамбля частиц, дополняются феноменологическим описанием вещества как сплошной среды. Электромагнитное поле в среде, описанное подобным образом, называется макроскопическим.
Макроскопическое рассмотрение электродинамики обосновано, если макроскопическое электромагнитное поле существенно меняется на расстояниях, значительно превышающих расстояние между атомами. При этом написание феноменологических уравнений макроскопической электродинамики, в отличие от микроскопических уравнений электромагнитного поля в вакууме, является неоднозначным. Могут быть выбраны различные системы уравнений, занимающие различные положения между фундаментальными микроскопическими законами и результатами решения конкретных задач.