- •Лекция 1. Fundamental concepts of electromagnetics. Electrostatics. (Начало электростатики)
- •Vectors and scalar fields. (Векторные и скалярные поля)
- •Electrostatic field. (Электростатическое поле)
- •Coulomb’s Law. (Закон Кулона)
- •Electric Field Strength e and Displacement Field d. (Напряжённость и смещение электрического поля)
- •Gauss’ Law. (Закон Гаусса)
- •Electric Potential. (Электрический потенциал)
- •Work in the electric field. (Работа в электрическом поле)
- •Dielectric polarization. (Диэлектрическая поляризация)
- •Dielectric material characteristics. (Характеристики диэлектриков)
- •Properties of dielectric materials. (Свойства диэлектрических материалов)
- •Poisson’s and Laplace’ s equations. (Уравнения Пуассона и Лапласа)
- •Лекция 2. Boundary conditions for the Laplace or Poisson equations (Граничные уравнения для уравнений Лапласа и Пуассона)
- •Electrostatic Energy (Электростатическая энергия)
- •Virtual experiment. (Эксперимент по нахождению энергии системы)
- •Consequences (Следствия)
- •Continuity Equation (Уравнение непрерывности)
- •Лекция 3. Static magnetic field (Статическое магнитное поле)
- •Variables and units (Переменные и единицы измерения)
- •Main Relations (Основные соотношения)
- •Magnetic flux density (Индукция магнитного поля)
- •Biot-Savart’s law (Закон Био-Савара)
- •Ampere’s law (Закон полного тока)
- •Scalar magnetic potential (Скалярный магнитный потенциал)
- •The cut in the space (Разрез в пространстве)
- •Laplace equation for the scalar magnetic potential (Уравнение Лапласа для скалярного магнитного потенциала)
- •Vector magnetic potential (Векторный магнитный потенциал)
- •Magnetic flux (Магнитный поток)
- •Differential equation for the vector magnetic potential (Дифференциальное уравнение для векторного магнитного потенциала)
- •Gauging of the vector magnetic potential (Калибровка векторного магнитного потенциала)
- •Integral presentation of the vector magnetic potential (Интегральное представление векторного потенциала)
- •Inductance (Индуктивность)
- •Mutual inductance (Взаимная индуктивность)
- •Inductance of thin contours (Индуктивность тонких контуров)
- •Field intensity inside a cylindrical conductor (Напряжённость поля внутри цилиндрического проводника)
- •Лекция 4. Method of images (метод зеркальных изображений)
- •Equivalent charge density (эквивалентная плотность заряда)
- •Method of images for cylindrical boundaries between dielectrics (метод изображений цилиндрических границ между диэлектриками) Problem formulation (постановка задачи)
- •The inverse point (обратная точка)
- •Normal component of the field intensity (нормальная составляющая напряжённости поля)
- •Geometrical relations (геометрические соотношения)
- •Angles (углы)
- •Field induced by the line sources (поле, индуцированное линейными источниками)
- •The field sources for the external domain (источники полей для внешней области)
- •The field sources for the internal domain (источники полей для внутренней области)
- •Image method for the flat boundary between magnetic media (Метод изображений для плоской границы между магнитными носителями)
- •Equivalent magnetic charge density (Эквивалентная плотность магнитного заряда)
- •Dependence of the field intensity on the coordinate (Зависимость напряжённости поля от координаты)
- •Inductance of the two-wire transmission line per unit length (Индуктивность двухпроводной линии передачи на единицу длины)
- •Total inductance (Общая индуктивность)
- •Forces. The first line. (Силы. 1ая линия)
- •Forces. The second line. (Силы. 2ая линия)
- •Лекция 5. Solution of Laplace’s equation by separation of variables. (Решение уравнения Лапласа методом разделения переменных) Application of Laplace’s equation (Применение уравнения Лапласа).
- •Choice of a coordinate system (Выбор системы координат)
- •Variable separation in cylindrical coordinates (Разделение переменных в цилиндрических координатах)
- •Angular function (Угловая функция)
- •Radial function (Радиальная функция)
- •General solution of the Laplace’s equation in a cylindrical coordinate system (Общее решение уравнения Лапласа в цилиндрической системе координат)
- •Application of the variable separation method for the magnetic field modeling (Применение метода разделения переменных для моделирования магнитного поля)
- •Reduced scalar magnetic potential (Редуцированный скалярный магнитный потенциал)
- •Combination of scalar magnetic potential and reduced magnetic potential (Комбинация скалярного магнитного потенциала и редуцированного магнитного потенциала)
- •The scalar potential induced by the current line (Скалярный потенциал, индуцируемый линией тока)
- •The current potential in the cylindrical coordinate system (Потенциал от линии с током в цилиндрической системе координат)
- •The current potential in the complex plane (Потенциал от линии с током в комплексной плоскости)
- •Expansion of the current potential in the cylindrical coordinate system (Разложение потенциала от линии с током в цилиндрической системе координат)
- •Potentials in the problem domain (Потенциалы в проблемной области)
- •Inductance of the two-wire transmission line per unit length (Индуктивность двухпроводной линии передачи на единицу длины)
- •The flux induced by the magnetized cylinder (Поток, индуцируемый намагниченным цилиндром)
- •Лекция 6. Time dependent electromagnetic fields (Зависящие от времени электрические поля)
- •Faraday’s Law (Закон электромагнитной индукции)
- •Lenz’s Law (правило Ленца)
- •Induction by a temporal change of b (Индукция за счёт временного изменения b)
- •Induction through the motion of the conductor (Индукция за счёт движения проводника)
- •Induction by simultaneous temporal change of b and motion of the conductor (Индукция одновременным изменением во времени b и движением проводника)
- •Unipolar generator (Униполярный генератор)
- •Hering’s paradox (Парадокс Геринга)
- •Periodic electromagnetic field in the conductors. (Периодическое электромагнитное поле в проводниках)
- •Penetration of the electromagnetic field into a conductor. (Проникновение электромагнитного поля в проводник)
- •The skin effect. (Скин-эффект)
- •Poynting’s Theorem. (Теорема Пойнтинга) Electromagnetic Field Energy. (Энергия электромагнитного поля)
- •The rate of decrease of the electromagnetic field energy in a closed volume. (Скорость уменьшения энергии электромагнитного поля в замкнутом объёме)
- •Energy flows in the electromagnetic field (Поток энергии в электромагнитном поле)
- •Transmission of energy in a dc line (Передача энергии в линиях постоянного тока)
- •Transmission of energy in a dc line (Передача энергии в линиях постоянного тока)
- •The field picture near the wires with current (Картина поля вблизи провода с током)
- •Energy flows in static fields (Поток энергии в статических полях)
- •The momentum of the electromagnetic field (Момент электромагнитного поля)
- •The momentum of the electromagnetic field (Момент электромагнитного поля)
- •Лекция 8. Numerical Methods of the Electromagnetic Field Modeling. (Численные методы моделирования электромагнитного поля) Classification of the numerical methods (Классификация численных методов)
- •Classification of the problems (Классификация проблем)
- •Classification of the methods (Классификация методов)
- •Method of moments (Метод моментов)
- •Discretization of the problem domain (Дискретизация проблемной области)
- •Algebraic equation system (Алгебраическая система уравнений)
- •Finite element method (Метод конечных элементов)
- •Discretization (Дискретизация)
- •Finite functions (Ограниченная функция – отлична от нуля только в пределах треугольника)
- •Approximation of functions inside triangles (Аппроксимация функций внутри треугольника)
- •Approximation of the equation (Аппроксимация уравнения)
- •Weighted residual method (метод взвешенных невязок)
- •Galerkin method (метод Бубнова-Галеркина)
- •Weak formulation (ослабленная формулировка)
- •First type boundary conditions (Первый тип граничных условий)
- •The potential and field intensity (Потенциал и напряжённость поля)
Оглавление
Лекция 1. Fundamental concepts of electromagnetics. Electrostatics. (Начало электростатики) 3
Лекция 2. Boundary conditions for the Laplace or Poisson equations (Граничные уравнения для уравнений Лапласа и Пуассона) 13
Лекция 3. Static magnetic field (Статическое магнитное поле) 23
Лекция 4. Method of images (метод зеркальных изображений) 33
Лекция 5. Solution of Laplace’s equation by separation of variables. (Решение уравнения Лапласа методом разделения переменных) 56
Лекция 6. Time dependent electromagnetic fields (Зависящие от времени электрические поля) 71
Лекция 7. Time dependent electromagnetic fields. (Зависящие от времени электрические поля) 84
Лекция 8. Numerical Methods of the Electromagnetic Field Modeling. (Численные методы моделирования электромагнитного поля) 99
The general course has a name of "Analysis and computation of electromagnetic fields".
В основном Калимов читает формулы а-ля volume integral from point a to point b from scalar product E and dl is equal to difference of potential, поэтому учитесь читать формулы. И когда он что-то пояснял, то я записывал исключительно за ним, так что что-то может быть не очень правильно с точки зрения английского языка.
Лекция 1. Fundamental concepts of electromagnetics. Electrostatics. (Начало электростатики)
Vectors and scalar fields. (Векторные и скалярные поля)
We need to remember some basement, which is used to describe any kind of electromagnetic interactions and dependences.
If some quantity (vectors and scalars) of something is distributed in the space have different values in different points then we can talk about them as a about fields. In this context the field is not an electromagnetic field. It is a distribution of the variable over the space. Field may be scalar (potential) and vector (electric field intensity). And there are main operations with vectors.
Operations with vectors. Addition and subtraction. (Операции с векторами, сложение и вычитание)
There are two ways to add two vectors: parallelogram and head-to-tail (triangle) rules.
Vector multiplication. Dot product. (Произведение векторов, скалярное произведение)
Dot product = scalar product = скалярное произведение.
The result of dot product is scalar value.
Читается как "A times B equal to …"
In Cartesian (Декартова) coordinate system , a dot product equals a sum of dot product vector's components.
Vector multiplication. Cross product. (Произведение векторов, векторное произведение)
Cross product = vector product = векторное произведение.
The result of cross product is vector value. It may be calculated using determinant of the third order which consist of unit vectors, lines with components of vectors.
Differential operations. Gradient of a scalar field. (Дифференциальные операторы, градиент скалярного поля)
Object of operation is a scalar field. Result of operation is a vector field.
Designation (обозначение): . Треугольник = nabla.
In the Cartesian coordinate system: there is sum of three terms.
Divergence of a vector field. (Дивергенция векторного поля)
Object of operation is a vector field. Result of operation is a scalar field.
Designation: . It is the scalar product of two operators: nabla and vector A.
In the Cartesian coordinate system: it is a sum of three derivatives of three vector's components.
Circulation of a vector field. (Ротор векторного поля)
Object of operation is a vector field. Result of operation is a vector field.
"nabla cross vector A"
In the Cartesian coordinate system: , first line is line of unit vectors, instead of nabla vector we have three different derivatives, and the last line is vector's components.
.
Properties of the differential operators. (Свойства дифференциальных операторов)
Differential operations are linear:
We can move constant multiplier through the operator. And gradient (or other) sum of two function we can split on sum of two gradients (or other).
Important vector identities: .
Divergence of the curl of F vector is equal to zero. Curl of a gradient of U is equal to zero. (Наверно как-то так читается.)
Differential operator Nabla. (Дифференциальный оператор Набла)
In the vector algebra an operator is often used.
In the Cartesian coordinate system: . In other systems it has a different form.
Integral theorems. (Интегральные теоремы/интегральная форма теорем)
Different forms of the Gauss theorem (it is exclusively mathematical theorem) – integral from divergence of any kind of vector E is equal to the integral over the surface of this volume V over the scalar product of E and dS everywhere:
Other two forms of Gauss theorem for two other operators are represented.
Consequence of Gauss theorem is a Stoke’s theorem (not exactly, but it is the Gauss theorem for dimensional system):
the curl of A integrated over the closed loop may be expressed as the integral over the surface which is limited by this loop from the scalar product of A and dS.