
Electrodynamics_slides
.pdf
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 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|