Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Electrodynamics_slides

.pdf
Скачиваний:
24
Добавлен:
13.02.2015
Размер:
4.62 Mб
Скачать

1. Уравнения Максвелла Интегральная форма уравнений Максвелла

1

H r, t

 

 

 

 

 

rot EdS

1

 

HH

dS;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

rot E r, t c

 

 

 

 

;

 

 

 

 

S

 

 

c

S

t

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

div HdV 0;

 

 

 

 

 

 

div H r, t 0;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

rot H r, t 1

E r, t

 

4 j r, t ;

 

 

rot HdS 1

 

E

dS

4 jdS;

 

 

 

 

 

c

t

 

 

c

 

 

S

 

c

S

t

c

S

div E r, t 4 r, t .

 

 

 

 

 

 

 

divEdV 4 dV.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Edl 1

d

HdS;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

c dt

S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

HdS 0;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Hdl 1

d

EdS

4

jdS;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

c dt

S

 

c

S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

EdS 4 dV.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Уравнения Максвелла Закон сохранения энергии

1

H

 

 

rot H 1

 

 

4 j

rot E c

t

;

E

E

div H 0;

 

 

 

cc

tt

 

cc

 

 

 

 

1 H

rot H 1 E 4 j;

rot E

H

 

 

 

 

 

 

 

 

c t

c

 

 

c t

 

 

 

 

 

 

divE 4 .

 

 

E,rot H H,rot E

1

E

 

 

H

 

4

jj,EE

c

E,

 

H,

 

c

 

 

t

 

 

t

 

 

1. Уравнения Максвелла Закон сохранения энергии

E,rot H H,rot E

 

1

 

E

 

 

 

 

 

H

 

4

j,E

 

E,

 

 

 

H,

 

c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

t

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b,rot a a,rot b

div a,b

 

 

 

 

 

1

 

 

E

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E,

 

 

 

 

 

H,

 

 

 

 

div

 

 

 

E,H j,E

 

 

 

 

 

 

 

t

 

4

 

4

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

2

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E

 

 

H

 

div

 

 

 

 

E,H j,E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8 t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

1

E2

H 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

w

div P jE

 

 

 

 

 

 

c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

E, H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Уравнения Максвелла Закон сохранения энергии

 

 

 

 

 

w

div P jE

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

w

 

dV div P dV jE dV

t

V

 

 

 

V

 

V

 

 

 

 

 

d

 

wdV

PdS jE dV

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

V

 

S

V

 

 

j,E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ea va ,E

dV ea va r ra ,E

dV

V

 

 

 

 

V

a

 

 

 

a

1. Уравнения Максвелла Закон сохранения энергии

e

v, H

Сила Лоренца: F eE c

Работа электрической составляющей силы Лоренца:

Fdl eEdl

L L

ea va ,E − работа, совершаемую электромагнитным полем над заряженной частицей в единицу времени.

По закону сохранения энергии, эта работа должна производиться за счет убыли энергии поля.

(j,E) − работа электромагнитного поля над заряженными частицами в единице объема в единицу времени.

1. Уравнения Максвелла Закон сохранения энергии

Уравнения движения:

dpa

Fa

 

 

dt

Изменение кинетической энергии частицы:

dTa

 

d

 

2

 

 

dpa

 

 

 

ea

 

 

 

pa

 

 

pa

,

 

va , Fa ea va

,E

va , va ,H ea va ,E

dt

 

 

 

 

 

 

dt

2ma

ma

dt

 

 

c

 

 

d

wdV PdS jE dV

 

 

dt

 

 

V

 

 

 

 

S

V

 

 

j,E dV

 

 

 

 

 

 

dV ea va ,E

 

 

ea va r ra ,E

 

V

 

V

 

a

 

 

a

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

PdS 0

 

 

 

 

 

wdV

Ta

0

 

 

 

 

 

 

 

dt V

 

a

 

S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Уравнения Максвелла Закон сохранения энергии

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

wdV Ta 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt V

a

 

 

w

1

E2 H 2

- плотность энергии электромагнитного поля;

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При интегрировании по конечному объему

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

wdV Ta

 

PdS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt V

a

 

S

P c E, H

4

-вектор Пойнтинга (вектор плотности потока энергии

электромагнитного поля);

w

div P jE -

уравнение баланса энергии или теорема

t

 

Пойнтинга (уравнение непрерывности

 

 

с источником)

1. Уравнения Максвелла Закон сохранения импульса

 

1

H

 

 

 

 

H

rot E c

t

;

 

 

 

 

div H 0;

 

 

 

 

 

E

1

E

 

4

 

 

 

 

 

 

rot H c

t

c

j;

 

H

divE 4 .

 

 

 

 

E

rot H

1

E

 

4 j

c

 

 

 

 

t

c

rot E

1 H

 

 

 

 

 

 

 

c t

 

 

 

 

div H 0

divE 4

H,rot H E,rot E H div H EdivE

 

1

E

 

H

 

4

H, j 4 E

 

c

H,

 

E,

 

 

 

c

 

 

 

t

 

t

 

 

1. Уравнения Максвелла Закон сохранения импульса

 

 

 

 

 

 

H,rot H E,rot E Hdiv H EdivE

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

E

 

 

 

H

 

 

4

H, j 4 E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H,

 

 

 

 

 

 

E,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

H

 

 

E

 

 

 

1

j, H E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 c

 

 

 

 

t

 

c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

H,rot H H div H E, rot E Ediv E 0

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

e r r

 

 

 

 

 

 

 

j ea va r ra

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j,H E dV

 

 

 

ea va r ra

,H

 

ea

r ra E dV

 

 

 

V c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V c

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

ea

1

va ,H r ra dV E r ra

dV

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

c V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dp

a

 

 

dp

 

 

ea E ra

 

 

ea va ,H ra

 

 

Fa

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

dt

dt

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

a

 

 

 

 

 

1. Уравнения Максвелла Закон сохранения импульса

1

H

E

 

 

1

 

 

 

E,

 

 

t

, H

 

c

j, H

E

 

4 c

t

 

 

 

 

 

1 H,rot H H div H E,rot E Ediv E 0 4

1

 

H

E

 

d

 

1

 

 

E,

 

 

,H dV

 

 

 

E,H dV

4 c

dt

 

V

t

t

 

V 4 c

 

Плотность импульса электромагнитного поля:

Π 41c E, H c12 P

E,rot E EdivE ei eijk Ej eklm l Em Ei j Ejei il jm im jl Ej l Em Ei j Ej

ei Ej i Ej

Ej j Ei

Ei j

 

1

i Ej

Ej j Ei

 

ei

 

1

2

ij

Ei

 

Ej ei

 

Ej

j

2

E

Ej

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]