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Основы классической электродинамики. Учебное пособие

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ɦɨɦɟɧɬɚ ɜɪɟɦɟɧɢ;
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ɧɵɯ ɤɨɥɟɛɚɧɢɣ ɫɨɫɬɚɜɥɹɟɬ 0, 02 ɫɌ .
ȼɜɢɞɭ ɬɨɝɨ, ɱɬɨ ɜ ɬɟɱɟɧɢɟ ɩɟɪɢɨɞɚ ɫɢɥɚ ɩɟɪɟɦɟɧɧɨɝɨ ɬɨɤɚ ɢɡɦɟɧɹɟɬɫɹ, ɨ ɜɟɥɢɱɢɧɟ ɬɚɤɨɝɨ ɬɨɤɚ ɫɭɞɹɬ ɧɟ ɩɨ ɦɝɧɨɜɟɧɧɵɦ ɡɧɚɱɟɧɢɹɦ, ɚ ɩɨ ɞɟɣɫɬɜɭɸ­ɳɟɦɭ ɢɥɢ ɷɮɮɟɤɬɢɜɧɨɦɭ ɡɧɚɱɟɧɢɸ I
.ɉɪɢ ɷɬɨɦ ɞɟɣɫɬɜɢɟ ɩɟɪɟɦɟɧɧɨɝɨ ɬɨ-
ɷɮɮ.
ɤɚ ɨɰɟɧɢɜɚɸɬ ɩɨ ɬɟɩɥɨɜɨɦɭ ɷɮɮɟɤɬɭ, ɤɨɬɨɪɵɣ ɫɪɚɜɧɢɜɚɸɬ ɫ ɬɟɩɥɨɜɵɦ ɷɮ­ɮɟɤɬɨɦ ɩɨɫɬɨɹɧɧɨɝɨ ɬɨɤɚ.
Ⱦɟɣɫɬɜɭɸɳɢɦ (ɷɮɮɟɤɬɢɜɧɵɦ) ɡɧɚɱɟɧɢɟɦ ɩɟɪɟɦɟɧɧɨɝɨ ɬɨɤɚ ɧɚɡɵɜɚɸɬ ɬɚɤɭɸ ɜɟɥɢɱɢɧɭ, ɤɨɬɨɪɚɹ ɪɚɜɧɚ ɫɢɥɟ ɩɨɫɬɨɹɧɧɨɝɨ ɬɨɤɚ, ɜɵɞɟɥɹɸɳɟɝɨ ɜ ɩɪɨɜɨɞ­ɧɢɤɟ ɬɚɤɨɟ ɠɟ ɤɨɥɢɱɟɫɬɜɨ ɬɟɩɥɨɬɵ, ɱɬɨ ɢ ɞɚɧɧɵɣ ɩɟɪɟɦɟɧɧɵɣ ɬɨɤ ɡɚ ɨɞɧɨ ɢ ɬɨ ɠɟ ɜɪɟɦɹ.
Ⱦɟɣɫɬɜɭɸɳɟɟ ɡɧɚɱɟɧɢɟ ɩɟɪɟɦɟɧɧɨɝɨ ɫɢɧɭɫɨɢɞɚɥɶɧɨɝɨ ɬɨɤɚ
ɫɜɹɡɚɧɨ ɫ ɟɝɨ ɚɦɩɥɢɬɭɞɧɵɦ ɡɧɚɱɟɧɢɟɦ ɫɨɨɬɧɨɲɟɧɢɟɦ
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Ⱦɥɹ ɦɝɧɨɜɟɧɧɵɯ ɡɧɚɱɟɧɢɣ ɫɢɧɭɫɨɢɞɚɥɶɧɵɯ ɬɨɤɨɜ ɜɵɩɨɥɧɹɸɬɫɹ ɡɚɤɨɧ Ɉɦɚ ɢ ɩɪɚɜɢɥɚ Ʉɢɪɯɝɨɮɚ.
Ɋɚɫɫɦɨɬɪɢɦ ɰɟɩɢ, ɫɨɞɟɪɠɚɳɢɟ ɪɟɡɢɫɬɨɪ, ɤɚɬɭɲɤɭ ɢɧɞɭɤɬɢɜɧɨɫɬɢ, ɤɨɧɞɟɧ­ɫɚɬɨɪ ɢ ɜɫɟ ɬɪɢ ɷɥɟɦɟɧɬɚ, ɫɨɟɞɢɧɟɧɧɵɟ ɩɨɫɥɟɞɨɜɚɬɟɥɶɧɨ, ɧɚ ɡɚɠɢɦɚɯ ɤɨɬɨ­ɪɵɯ ɩɪɢɥɨɠɟɧɨ ɩɟɪɟɦɟɧɧɨɟ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɟ
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1. ɗɥɟɤɬɪɢɱɟɫɤɚɹ ɰɟɩɶ ɫ ɪɟɡɢɫɬɨɪɨɦ (ɪɢɫ. 6.6). ɋɢɥɚ ɬɨɤɚ, ɩɪɨɬɟɤɚɸɳɟɝɨ
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ɱɟɪɟɡ ɪɟɡɢɫɬɨɪ, ɨɩɪɟɞɟɥɹɟɬɫɹ ɡɚɤɨɧɨɦ Ɉɦɚ
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ɯɚɪɚɤɬɟɪɟ ɰɟɩɢ ɫɞɜɢɝ ɮɚɡ ɤɨɥɟɛɚɧɢɣ ɬɨɤɚ ɢ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɹ ɪɚɜɟɧ ɧɭɥɸ
(ɪɢɫ. 6.7).
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Ɋɢɫ. 6.6
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ɤɨɦɩɟɧɫɢɪɭɟɬ ɗȾɋ ɫɚɦɨɢɧɞɭɤɰɢɢ, ɬɨ ɟɫɬɶ
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ɨɬɫɬɚɸɬ ɩɨ ɮɚɡɟ ɧɚ
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ɚɤɬɢɜɧɵɦ ɫɨɩɪɨɬɢɜɥɟɧɢɟɦ ɫɨɟɞɢɧɢɬɟɥɶɧɵɯ ɩɪɨɜɨɞɨɜ ɢ ɨɛɤɥɚɞɨɤ ɤɨɧɞɟɧ-
ɫɚɬɨɪɚ, ɬɨ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɟ ɧɚ ɤɨɧɞɟɧɫɚɬɨɪɟ
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Ɋɚɫɫɦɨɬɪɢɦ ɬɟɩɟɪɶ ɷɥɟɤɬɪɢɱɟɫɤɭɸ ɰɟɩɶ ɢɡ ɩɨɫɥɟɞɨɜɚɬɟɥɶɧɨ ɫɨɟɞɢɧɟɧ­ɧɵɯ ɪɟɡɢɫɬɨɪɚ, ɤɚɬɭɲɤɢ ɢɧɞɭɤɬɢɜɧɨɫɬɢ ɢ ɤɨɧɞɟɧɫɚɬɨɪɚ (ɪɢɫ. 6.12).
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ɉɨɫɬɪɨɢɦ ɜɟɤɬɨɪɧɭɸ ɞɢɚɝɪɚɦɦɭ ɰɟɩɢ ɫ ɭɱɟɬɨɦ ɩɨɥɭɱɟɧɧɵɯ ɪɚɧɟɟ ɮɚɡɨɜɵɯ ɫɨɨɬɧɨɲɟɧɢɣ:
ɚ) ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɟ ɧɚ ɪɟɡɢɫɬɨɪɟ ɫɨɜɩɚɞɚɟɬ ɩɨ ɮɚɡɟ ɫ ɬɨɤɨɦ;
ɛ) ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɟ ɧɚ ɤɚɬɭɲɤɟ ɢɧɞɭɤɬɢɜɧɨɫɬɢ ɨɩɟɪɟɠɚɟɬ ɩɨ ɮɚɡɟ ɬɨɤ ɧɚ
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ɜ) ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɟ ɧɚ ɤɨɧɞɟɧɫɚɬɨɪɟ ɨɬɫɬɚɟɬ ɩɨ ɮɚɡɟ ɨɬ ɬɨɤɚ ɧɚ
(ɪɢɫ. 6.13).
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ɂɡ ɜɟɤɬɨɪɧɨɣ ɞɢɚɝɪɚɦɦɵ ɧɚɣɞɟɦ ɦɨɞɭɥɶ ɞɟɣɫɬɜɭɸɳɟɝɨ ɡɧɚɱɟɧɢɹ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɹ
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(6.10)
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, ɬɨ ɪɟɚɤɬɢɜɧɨɟ ɫɨɩɪɨɬɢɜɥɟɧɢɟ ɰɟ-
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ɩɢ 0
x , 0 I ɢ ɰɟɩɶ ɢɦɟɟɬ ɚɤɬɢɜɧɵɣ
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ɯɚɪɚɤɬɟɪ ɞɚɠɟ ɩɪɢ ɧɚɥɢɱɢɢ ɜ ɧɟɣ L ɢ C.
Ɇɝɧɨɜɟɧɧɚɹ ɦɨɳɧɨɫɬɶ, ɪɚɡɜɢɜɚɟɦɚɹ ɜ ɰɟɩɢ ɩɟɪɟɦɟɧɧɨɝɨ ɬɨɤɚ, ɪɚɜɧɚ ɩɪɨɢɡɜɟ­ɞɟɧɢɸ ɦɝɧɨɜɟɧɧɵɯ ɡɧɚɱɟɧɢɣ ɫɢɥɵ ɬɨɤɚ ɢ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɹ:
() () cos( ) cos
pt i t ut I Ȧt ij U Ȧt.
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(6.12)
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(6.13)
ɂɡ-ɡɚ ɧɚɥɢɱɢɹ ɫɞɜɢɝɚ ɮɚɡ ij ɡɧɚɤɢ ɭ ɬɨɤɚ ɢ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɹ ɜ ɞɚɧɧɵɣ ɦɨɦɟɧɬ
ɜɪɟɦɟɧɢ ɦɨɝɭɬ ɛɵɬɶ ɪɚɡɧɵɟ. ɉɨɷɬɨɦɭ
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ɦɝɧɨɜɟɧɧɚɹ ɦɨɳɧɨɫɬɶ ɦɨɠɟɬ ɛɵɬɶ ɨɬɪɢɰɚɬɟɥɶɧɨɣ ɜ ɧɟɤɨɬɨɪɵɟ ɞɨɥɢ ɩɟɪɢɨ-
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ɞɚ ɩɟɪɟɦɟɧɧɨɝɨ ɬɨɤɚ, ɱɬɨ ɨɡɧɚɱɚɟɬ ɜɨɡɜɪɚɳɟɧɢɟ ɷɧɟɪɝɢɢ ɢɡ ɰɟɩɢ ɢɫɬɨɱɧɢɤɭ ɬɨɤɚ.
ɇɚ ɪɢɫ. 6.14 ɩɪɢɜɟɞɟɧɵ ɝɪɚɮɢɤɢ ɢɡɦɟɧɟɧɢɹ ɦɝɧɨɜɟɧɧɨɣ ɦɨɳɧɨɫɬɢ ɩɪɢ ɪɚɡɥɢɱɧɵɯ ɭɝɥɚɯ ɫɞɜɢɝɚ ɮɚɡ ɦɟɠɞɭ ɤɨɥɟɛɚɧɢɹɦɢ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɹ ɢ ɬɨɤɚ.
ɉɪɢ ij = 0 ɜ ɥɸɛɨɣ ɦɨɦɟɧɬ ɜɪɟɦɟɧɢ ɦɨɳɧɨɫɬɶ ɩɨɥɨɠɢɬɟɥɶɧɚ, ɨɧɚ ɪɚɫ- ɯɨɞɭɟɬɫɹ ɜ ɰɟɩɢ ɧɚ
ɫɨɜɟɪɲɟɧɢɟ ɪɚɡɥɢɱɧɵɯ ɜɢɞɨɜ ɪɚɛɨɬɵ. ɉɪɢ 0 < ij < ʌ / 2 ɜ ɨɬɞɟɥɶɧɵɟ ɩɪɨɦɟɠɭɬɤɢ ɜɪɟɦɟɧɢ ɦɨɳɧɨɫɬɶ ɨɬɪɢɰɚɬɟɥɶɧɚ. ɗɬɨ ɨɛɴɹɫɧɹɟɬ­ɫɹ ɬɟɦ, ɱɬɨ ɩɪɢ ɧɚɥɢɱɢɢ ɜ ɰɟɩɢ ɤɚɬɭɲɤɢ ɢɧɞɭɤɬɢɜɧɨɫɬɢ ɜɨɡɪɚɫɬɚɧɢɟ ɬɨɤɚ ɩɪɢɜɨɞɢɬ ɤ ɫɨɡɞɚɧɢɸ ɜ ɧɟɣ ɦɚɝɧɢɬɧɨɝɨ ɩɨɥɹ, ɤɨɬɨɪɨɟ ɨɛɥɚɞɚɟɬ ɡɚɩɚɫɨɦ ɷɧɟɪɝɢɢ. ɉɪɢ ɭɦɟɧɶɲɟɧɢɢ ɫɢɥɵ ɬɨɤɚ ɦɚɝɧɢɬɧɨɟ ɩɨɥɟ ɢɫɱɟɡɚɟɬ ɢ ɡɚɩɚɫɟɧɧɚɹ ɜ ɧɟɦ ɷɧɟɪɝɢɹ ɜɨɡɜɪɚɳɚɟɬɫɹ
ɤ ɢɫɬɨɱɧɢɤɭ ɬɨɤɚ (ɝɟɧɟɪɚɬɨɪɭ). Ⱥɧɚɥɨɝɢɱɧɵɣ ɩɪɨɰɟɫɫ ɩɪɨɢɫɯɨɞɢɬ ɩɪɢ ɧɚɥɢɱɢɢ ɜ ɰɟɩɢ ɤɨɧɞɟɧɫɚɬɨɪɚ: ɜ ɬɟɱɟɧɢɟ ɬɨɣ ɱɟɬ­ɜɟɪɬɢ ɩɟɪɢɨɞɚ, ɤɨɝɞɚ ɩɪɨɢɫɯɨɞɢɬ ɡɚɪɹɞɤɚ ɤɨɧɞɟɧɫɚɬɨɪɚ, ɷɧɟɪɝɢɹ ɜ ɧɟɦ ɡɚ­ɩɚɫɚɟɬɫɹ, ɚ ɤɨɝɞɚ ɤɨɧɞɟɧɫɚɬɨɪ ɪɚɡɪɹɠɚɟɬɫɹ, ɨɧ ɨɬɞɚɟɬ ɜ ɰɟɩɶ ɡɚɩɚɫɟɧɧɭɸ ɷɧɟɪɝɢɸ.
ɉɪɢ 2
ɩɨɥɨɠɢɬɟɥɶɧɚɹ ɦɨɳɧɨɫɬɶ ɪɚɜɧɚ ɨɬɪɢɰɚɬɟɥɶɧɨɣ ɦɨɳɧɨɫɬɢ,
ɪɚɛɨɬɚ ɬɨɤɚ ɡɚ ɩɟɪɢɨɞ ɪɚɜɧɚ ɧɭɥɸ, ɫɥɟɞɨɜɚɬɟɥɶɧɨ, ɫɪɟɞɧɹɹ ɦɨɳɧɨɫɬɶ ɬɚɤɠɟ ɪɚɜɧɚ ɧɭɥɸ. ɉɪɢ ɷɬɨɦ ɩɟɪɢɨɞɢɱɟɫɤɢ ɷɧɟɪɝɢɹ ɡɚɩɚɫɚɟɬɫɹ ɜ ɦɚɝɧɢɬɧɨɦ ɢ ɷɥɟɤɬɪɢ­ɱɟɫɤɨɦ ɩɨɥɹɯ, ɚ ɡɚɬɟɦ ɫɧɨɜɚ ɩɟɪɟɞɚɟɬɫɹ ɝɟɧɟɪɚɬɨɪɭ. ɉɨɫɥɟɞɧɢɣ ɫɥɭɱɚɣ ɜɨɡ­ɦɨɠɟɧ ɥɢɲɶ ɩɪɢ R=0.
ɉɨɞɫɬɚɜɢɜ (6.12) ɜ (6.13) ɢ ɜɵɩɨɥɧɢɜ ɩɪɟɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɹ, ɧɚɣɞɟɦ ɫɪɟɞɧɟɟ
ɡɧɚɱɟɧɢɟ ɦɨɳɧɨɫɬɢ ɩɟɪɟɦɟɧɧɨɝɨ
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ɦɨɳɧɨɫɬɢ.
Ɏɨɪɦɭɥɚ (6.14) ɩɨɤɚɡɵɜɚɟɬ, ɱɬɨ ɪɚɡɜɢɜɚɟɦɚɹ ɜ ɰɟɩɢ ɩɟɪɟɦɟɧɧɨɝɨ ɬɨɤɚ ɦɨɳɧɨɫɬɶ ɡɚɜɢɫɢɬ ɧɟ ɬɨɥɶɤɨ ɨɬ ɫɢɥɵ ɬɨɤɚ ɢ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɹ, ɧɨ ɢ ɨɬ ɫɞɜɢɝɚ ɮɚɡ ɦɟɠɞɭ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɟɦ ɢ ɬɨɤɨɦ.
Ʉɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬ ɦɨɳɧɨɫɬɢ cos ij ɯɚɪɚɤɬɟɪɢɡɭɟɬ ɩɨɬɟɪɢ ɷɧɟɪɝɢɢ ɜ ɰɟɩɢ
ɢ, ɫɥɟɞɨɜɚɬɟɥɶɧɨ, ɹɜɥɹɟɬɫɹ ɜɚɠɧɟɣɲɟɣ ɬɟɯɧɢɤɨ-
ɷɤɨɧɨɦɢɱɟɫɤɨɣ
ɯɚɪɚɤɬɟ­ɪɢɫɬɢɤɨɣ ɩɪɢ ɩɪɨɟɤɬɢɪɨɜɚɧɢɢ ɷɥɟɤɬɪɨɨɛɨɪɭɞɨɜɚɧɢɹ ɩɟɪɟɦɟɧɧɨɝɨ ɬɨɤɚ. ȿɫɥɢ ɧɚɝɪɭɡɤɢ ɜ ɰɟɩɢ ɢɦɟɸɬ ɛɨɥɶɲɢɟ ɟɦɤɨɫɬɧɵɟ ɢ ɢɧɞɭɤɬɢɜɧɵɟ ɫɨɩɪɨɬɢɜɥɟɧɢɹ, ɬɨ ij  0 ɢ cos ij ɦɨɠɟɬ ɛɵɬɶ ɦɧɨɝɨ ɦɟɧɶɲɟ ɟɞɢɧɢɰɵ. ȼ ɷɬɢɯ ɫɥɭɱɚɹɯ ɞɥɹ ɩɟɪɟɞɚɱɢ ɬɪɟɛɭɟɦɨɣ ɚɤɬɢɜɧɨɣ ɦɨɳɧɨɫɬɢ Ɋ (ɩɪɢ ɡɚɞɚɧɧɨɦ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɢ) ɧɟɨɛɯɨɞɢɦɨ ɭɜɟɥɢɱɢɜɚɬɶ ɫɢɥɭ ɬɨɤɚ, ɱɬɨ ɩɪɢɜɨɞɢɬ ɤ ɜɵɞɟɥɟɧɢɸ ɜ ɰɟɩɢ
ɤɨɥɢɱɟɫɬɜɚ ɬɟɩɥɨɬɵ. ɉɨɷɬɨɦɭ ɩɪɢɯɨɞɢɬɫɹ ɥɢɛɨ ɭɜɟɥɢɱɢɜɚɬɶ
ɛɨɥɶɲɨɝɨ ɫɟɱɟɧɢɟ ɩɪɨɜɨɞɨɜ (R
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1/S), ɥɢɛɨ ɪɚɫɩɪɟɞɟɥɹɬɶ ɪɟɚɤɬɢɜɧɵɟ ɧɚɝɪɭɡɤɢ ɬɚɤ,
ɱɬɨɛɵ cos ij ɛɵɥ ɩɨ ɜɨɡɦɨɠɧɨɫɬɢ ɛɥɢɠɟ ɤ ɟɞɢɧɢɰɟ.
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ɳɟɝɨ ɢɧɞɭɤɬɢɜɧɵɣ ɢ ɟɦɤɨɫɬɧɵɣ ɷɥɟɦɟɧɬɵ, ɩɪɢ ɤɨɬɨɪɨɦ ɭɝɨɥ
ɫɞɜɢɝɚ ɮɚɡ
ɤɨɥɟɛɚɧɢɣ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɹ ɢ ɬɨɤɚ ɪɚɜɟɧ ɧɭɥɸ. Ɋɟɡɨɧɚɧɫ ɯɚɪɚɤɬɟɪɢɡɭɟɬɫɹ ɪɹɞɨɦ ɨɫɨɛɟɧɧɨɫɬɟɣ, ɤɨɬɨɪɵɟ ɨɛɭɫɥɨɜɢɥɢ ɟɝɨ ɲɢɪɨɤɨɟ ɩɪɢɦɟɧɟɧɢɟ ɜ ɪɚɞɢɨɬɟɯɧɢɤɟ, ɷɥɟɤɬɪɨɬɟɯɧɢɤɟ, ɢɡɦɟɪɢɬɟɥɶɧɨɣ ɬɟɯɧɢɤɟ ɢ ɞɪɭɝɢɯ ɨɛɥɚɫɬɹɯ.
Ɋɚɡɥɢɱɚɸɬ ɧɟɫɤɨɥɶɤɨ ɜɢɞɨɜ ɪɟɡɨɧɚɧɫɚ: ɪɟɡɨɧɚɧɫ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɣ (ɩɪɢ ɩɨɫɥɟɞɨɜɚɬɟɥɶɧɨɦ ɫɨɟɞɢɧɟɧɢɢ ɷɥɟɦɟɧɬɨɜ), ɪɟɡɨɧɚɧɫ ɬɨɤɨɜ (ɩɪɢ ɩɚɪɚɥɥɟɥɶɧɨɦ ɫɨɟɞɢɧɟɧɢɢ ɷɥɟɦɟɧɬɨɜ), ɪɟɡɨɧɚɧɫ ɜ ɦɚɝɧɢɬɧɨ ɫɜɹɡɚɧɧɵɯ ɰɟɩɹɯ ɢ ɞɪ.
Ɋɟɡɨɧɚɧɫ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɣ.
ɬɟɥɶɧɨɦ ɫɨɟɞɢɧɟɧɢɢ
ɩɪɢ
Z
01 CL
Z
, ɬɨ ɟɫɬɶ ɩɪɢ .
ȼ ɷɬɨɦ ɫɥɭɱɚɟ 0 ɠɟɧɢɹ ɧɚ ɤɚɬɭɲɤɟ ɢɧɞɭɤɬɢɜɧɨɫɬɢ ɢ ɤɨɧɞɟɧɫɚɬɨɪɟ
ɨɞɢɧɚɤɨɜɵ ɩɨ ɜɟɥɢɱɢɧɟ ɢ ɩɪɨɬɢɜɨɩɨɥɨɠɧɵ ɩɨ ɮɚɡɟ (ɪɢɫ. 6.15). Ɍɚɤɢɦ ɨɛɪɚɡɨɦ, ɩɪɢ ɪɟɡɨɧɚɧɫɟ ɧɚɩɪɹ­ɠɟɧɢɣ
ɂɡ ɜɵɪɚɠɟɧɢɹ (6.10) ɫɥɟɞɭɟɬ, ɱɬɨ ɩɪɢ ɩɨɫɥɟɞɨɜɚ-
ɬɨɤ ɜ ɰɟɩɢ ɩɪɢɨɛɪɟɬɚɟɬ ɦɚɤɫɢɦɚɥɶɧɨɟ ɡɧɚɱɟɧɢɟ
R
1
L
ɗɬɨɦɭ ɭɫɥɨɜɢɸ ɭɞɨɜɥɟɬɜɨɪɹɟɬ ɱɚɫɬɨɬɚ
Z
C
Z
1
(6.15)
ȦȦ
ɪɟɡ
0
, Z = R ĺ min, ɩɚɞɟɧɢɹ ɧɚɩɪɹ-
,
UU
CL
LC
.
U
L
U
U
C
R
ɢ
LI
L
I
C
C
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,UQ
(6.16)
1
LIȦU
ɪɟɡL
LC
L
U
ɝɞɟ Q – ɞɨɛɪɨɬɧɨɫɬɶ ɤɨɧɬɭɪɚ. Ɍɚɤ ɤɚɤ ɞɨɛɪɨɬɧɨɫɬɶ ɤɨɥɟɛɚɬɟɥɶɧɵɯ ɤɨɧɬɭɪɨɜ
ɛɨɥɶɲɟ ɟɞɢɧɢɰɵ, ɬɨ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɟ, ɤɚɤ ɧɚ ɤɚɬɭɲɤɟ ɢɧɞɭɤɬɢɜɧɨɫɬɢ, ɬɚɤ ɢ
ɧɚ ɤɨɧɞɟɧɫɚɬɨɪɟ ɩɪɟɜɵɲɚɟɬ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɟ U, ɩɪɢɥɨɠɟɧɧɨɟ ɤ ɰɟɩɢ. ɂɡ ɜɵ-
ɪɚɠɟɧɢɹ (6.16) ɫɥɟɞɭɟɬ, ɱɬɨ ɞɨɛɪɨɬɧɨɫɬɶ ɤɨɧɬɭɪɚ ɩɨɤɚɡɵɜɚɟɬ, ɜɨ ɫɤɨɥɶɤɨ
ɪɚɡ ɩɪɢ ɪɟɡɨɧɚɧɫɟ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɟ ɧɚ ɪɟɚɤɬɢɜɧɵɯ ɷɥɟɦɟɧɬɚɯ ɛɨɥɶɲɟ ɩɨ ɜɟ-
ɥɢɱɢɧɟ ɜɯɨɞɧɨɝɨ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɹ.
əɜɥɟɧɢɟ ɪɟɡɨɧɚɧɫɚ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɣ ɢɫɩɨɥɶɡɭɟɬɫɹ ɜ ɪɚɞɢɨɬɟɯɧɢɤɟ ɢ ɷɥɟɤɬɪɨ­ɧɢɤɟ ɞɥɹ ɭɫɢɥɟɧɢɹ ɤɨɥɟɛɚɧɢɣ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɹ ɤɚɤɨɣ-ɥɢɛɨ ɨɩɪɟɞɟɥɟɧɧɨɣ ɱɚɫɬɨɬɵ. ȼ ɷɥɟɤɬɪɨɷɧɟɪɝɟɬɢɤɟ ɹɜɥɟɧɢɟ ɪɟɡɨɧɚɧɫɚ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɣ ɧɟɨɛɯɨɞɢɦɨ ɭɱɢɬɵɜɚɬɶ ɩɪɢ ɜɵɛɨɪɟ ɢɡɨɥɹɰɢɢ ɜɵɫɨɤɨɜɨɥɶɬɧɨɝɨ ɨɛɨɪɭɞɨɜɚɧɢɹ, ɬɚɤ ɤɚɤ ɢɧɚɱɟ ɦɨɠɟɬ ɩɪɨɢɡɨɣɬɢ ɟɟ ɩɪɨɛɨɣ.
Ɋɟɡɨɧɚɧɫ ɬɨɤɨɜ ɜɨɡɦɨɠɟɧ ɜ ɰɟɩɢ ɫ ɩɚɪɚɥɥɟɥɶɧɵɦ ɫɨɟɞɢɧɟɧɢɟɦ ɜɟɬɜɟɣ ɫ ɩɚɪɚɦɟɬɪɚɦɢ
ɢ
L,R
1
ɱɚɫɬɢ ɰɟɩɢ ɢ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɟɦ ɢɦɟɟɬɫɹ ɧɟɤɨɬɨɪɵɣ ɫɞɜɢɝ ɮɚɡ
(ɪɢɫ. 6.16). Ɇɟɠɞɭ ɬɨɤɨɦ ɜ ɧɟɪɚɡɜɟɬɜɥɟɧɧɨɣ
C,R
2
. ɉɪɟɞɩɨɥɨɠɢɦ,
ɱɬɨ ɰɟɩɶ ɢɦɟɟɬ ɟɦɤɨɫɬɧɵɣ ɯɚɪɚɤɬɟɪ, ɬɨ ɟɫɬɶ ɤɨɥɟɛɚɧɢɹ ɬɨɤɚ ɨɩɟɪɟɠɚɸɬ
127
ɩɨ ɮɚɡɟ ɤɨɥɟɛɚɧɢɹ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɹ. Ɍɨɝɞɚ ɜɟɤɬɨɪɧɚɹ ɞɢɚɝɪɚɦɦɚ ɛɭɞɟɬ ɢɦɟɬɶ
I
U
Z
Z
Z
Z
Z
Y
Y
I
L
I
ɜɢɞ, ɩɪɢɜɟɞɟɧɧɵɣ ɧɚ ɪɢɫ. 6.17.
Ɋɚɡɥɨɠɢɦ ɜɟɤɬɨɪ ɬɨɤɚ
ɸɫɹ ɜ ɮɚɡɟ ɫ ɜɟɤɬɨɪɨɦ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɹ
ɩɟɪɩɟɧɞɢɤɭɥɹɪɧɭɸ ɤ
ɧɚ ɞɜɟ ɫɨɫɬɚɜɥɹɸɳɢɟ: ɚɤɬɢɜɧɭɸ ɚI, ɧɚɯɨɞɹɳɭ-
ɧɚ ɡɚɠɢɦɚɯ ɰɟɩɢ, ɢ ɪɟɚɤɬɢɜɧɭɸ
I. ɂɡ ɜɟɤɬɨɪɧɨɣ ɞɢɚɝɪɚɦɦɵ ɫɥɟɞɭɟɬ
ɚ
cos sin
II ij,I ij. (6.17)
ap
I
ɪ
Ɍɚɤ ɤɚɤ
U
I
,
cos ɢ ,sin
R
M
x
M
ɬɨ, ɩɨɞɫɬɚɜɥɹɹ ɷɬɢ ɜɵɪɚɠɟɧɢɹ ɜ (6.17), ɩɨɥɭɱɢɦ
R
UI
a
p
2
x
UI
2
(6.18)
,Ug
(6.19)
,Ub
ɝɞɟ g ɢ b – ɚɤɬɢɜɧɚɹ ɢ ɪɟɚɤɬɢɜɧɚɹ ɩɪɨɜɨɞɢɦɨɫɬɢ ɰɟɩɢ.
i
a u
i
1
R
1
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2
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Ɋɢɫ. 6.16
ij
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Ɋɢɫ. 6.17
I
ɚ
ɇɚɣɞɟɦ ɫɨɨɬɧɨɲɟɧɢɟ ɦɟɠɞɭ ɚɤɬɢɜɧɨɣ g, ɪɟɚɤɬɢɜɧɨɣ b ɢ ɩɨɥɧɨɣ Y ɩɪɨɜɨ­ɞɢɦɨɫɬɶɸ ɰɟɩɢ. ɂɡ ɜɟɤɬɨɪɧɨɣ ɞɢɚɝɪɚɦɦɵ ɫɥɟɞɭɟɬ, ɱɬɨ ɦɨɞɭɥɶ ɞɟɣɫɬɜɭɸɳɟɝɨ ɡɧɚɱɟɧɢɹ ɬɨɤɚ ɜ ɧɟɪɚɡɜɟɬɜɥɟɧɧɨɣ ɱɚɫɬɢ ɰɟɩɢ ɪɚɜɟɧ
pa
22222222
.UYbgUbUgUIII
(6.20)
Ɍɚɤ ɤɚɤ ɩɨɥɧɚɹ ɩɪɨɜɨɞɢɦɨɫɬɶ Y ɪɚɜɧɚ ɨɛɪɚɬɧɨɣ ɜɟɥɢɱɢɧɟ ɩɨɥɧɨɝɨ ɫɨɩɪɨɬɢɜɥɟɧɢɹ, ɬɨ ɢɡ (6.18) ɢ (6.19) ɫɥɟɞɭɟɬ
ȼ ɪɟɠɢɦɟ ɪɟɡɨɧɚɧɫɚ
g
R
0
. Ⱦɥɹ ɷɬɨɝɨ ɪɟɚɤɬɢɜɧɚɹ ɫɨɫɬɚɜɥɹɸɳɚɹ ɬɨɤɚ
b
(6.21)
.
x ,
22
I ,
p
ɚ, ɫɥɟɞɨɜɚɬɟɥɶɧɨ, ɢ ɪɟɚɤɬɢɜɧɚɹ ɩɪɨɜɨɞɢɦɨɫɬɶ b ɰɟɩɢ ɞɨɥɠɧɵ ɪɚɜɧɹɬɶɫɹ
128
ɧɭɥɸ. Ⱦɥɹ ɫɯɟɦɵ ɧɚ ɪɢɫ. 6.16 ɨɛɳɚɹ ɪɟɚɤɬɢɜɧɚɹ ɩɪɨɜɨɞɢɦɨɫɬɶ ɰɟɩɢ ɪɚɜɧɚ
U
I
ɫɭɦɦɟ ɪɟɚɤɬɢɜɧɵɯ ɩɪɨɜɨɞɢɦɨɫɬɟɣ
ɢ
b
ɩɚɪɚɥɥɟɥɶɧɵɯ ɜɟɬɜɟɣ. ɉɪɢ ɪɟɡɨ-
b
1
2
ɧɚɧɫɟ
(6.22)
,
b
1
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,bb 021
x ȦL
1
2222
11
,
x ȦL
1
b
1
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ZRȦ L
11
ɝɞɟ
1
x ȦC
b
2
Z Ȧ RC
2
2222
22
ȦC
1
2
R
2
22
Ȧ C
.
1
Ɍɨɝɞɚ ɭɫɥɨɜɢɟ (6.22) ɩɪɢɦɟɬ ɜɢɞ
cc
Ȧ L Ȧ L
2
R Ȧ L
ɝɞɟ
Ȧc – ɰɢɤɥɢɱɟɫɤɚɹ ɱɚɫɬɨɬɚ ɪɟɡɨɧɚɧɫɚ ɬɨɤɨɜ.
0
1
22
c

0
c
Ȧ RC

02
(6.23)
,
1
ɂɡ (6.23) ɩɨɫɥɟ ɩɪɟɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɹ ɢɦɟɟɦ
222

11
222
/

22
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(6.24)
ɝɞɟ
1/
c
ȦȦ
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– ɯɚɪɚɤɬɟɪɢɫɬɢɱɟɫɤɨɟ ɫɨɩɪɨɬɢɜɥɟɧɢɟ ɤɨɧɬɭɪɚ.
U
C/L
LC R ȡ R
LC R ȡ R
LC
Ⱥɧɚɥɢɡ ɜɵɪɚɠɟɧɢɹ (6.24) ɩɨɡɜɨɥɹɟɬ ɫɞɟɥɚɬɶ ɪɹɞ ɜɵɜɨɞɨɜ:
1. Ɋɟɡɨɧɚɧɫɧɚɹ ɱɚɫɬɨɬɚ
ɩɚɪɚɦɟɬɪɨɜ ɪɟɚɤɬɢɜɧɵɯ ɷɥɟɦɟɧɬɨɜ, ɧɨ ɢ ɨɬ ɚɤɬɢɜɧɵɯ ɫɨɩɪɨɬɢɜɥɟɧɢɣ
2. Ɋɟɡɨɧɚɧɫ ɬɨɤɨɜ ɜɨɡɦɨɠɟɧ, ɟɫɥɢ ɫɨɩɪɨɬɢɜɥɟɧɢɹ
ɢɥɢ ɦɟɧɶɲɟ
(ɜ ɷɬɨɦ ɫɥɭɱɚɟ ɩɨɞɤɨɪɟɧɧɨɟ ɜɵɪɚɠɟɧɢɟ ɜ (6.24) ɩɨɥɨɠɢɬɟɥɶɧɨɟ),
ɜ ɩɪɨɬɢɜɧɨɦ ɫɥɭɱɚɟ – ɧɟɜɨɡɦɨɠɟɧ (
3. ɉɪɢ
c
00
1/ ,ȦȦ LC
ɬɨ ɟɫɬɶ ɪɟɡɨɧɚɧɫɧɚɹ ɱɚɫɬɨɬɚ ɩɪɢ ɪɟɡɨɧɚɧɫɟ ɬɨɤɨɜ ɪɚɜɧɚ
ɢ
ȡR 
1
c
Ȧ
ɩɪɢ ɪɟɡɨɧɚɧɫɟ ɬɨɤɨɜ ɡɚɜɢɫɢɬ ɧɟ ɬɨɥɶɤɨ ɨɬ
0
R
ɢ
R
Ȧc– ɦɧɢɦɚɹ ɜɟɥɢɱɢɧɚ).
0
, ɱɬɨ ɫɩɪɚɜɟɞɥɢɜɨ ɞɥɹ ɦɧɨɝɢɯ ɰɟɩɟɣ,
ȡR 
2
ɢɥɢ ɛɨɥɶɲɟ U,
R
1
2
ɢ
R
1
2
ɪɟɡɨɧɚɧɫɧɨɣ ɱɚɫɬɨɬɟ ɩɪɢ ɪɟɡɨɧɚɧɫɟ ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɣ.
Ɋɚɫɫɦɨɬɪɢɦ ɤɨɧɬɭɪ ɫ ɦɚɥɵɦɢ ɨɦɢɱɟɫɤɢɦɢ ɩɨɬɟɪɹɦɢ ɜ ɪɟɠɢɦɟ ɪɟɡɨɧɚɧɫɚ ɬɨɤɨɜ.
0
1. Ɍɚɤ ɤɚɤ
ɩɪɨɜɨɞɢɦɨɫɬɶ ɤɨɧɬɭɪɚ ɪɚɜɧɚ ɚɤɬɢɜɧɨɣ ɩɪɨɜɨɞɢɦɨɫɬɢ ɢ ɦɢɧɢɦɚɥɶɧɚ:
ɢ ɨɛɳɟɟ ɫɨɩɪɨɬɢɜɥɟɧɢɟ ɤɨɧɬɭɪɚ ɚɤɬɢɜɧɨɟ, ɬɨ ɩɨɥɧɚɹ
129
.

g
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21
22
CL
.gggbbggY
21
2. Ɍɨɤ ɜ ɧɟɪɚɡɜɟɬɜɥɟɧɧɨɣ ɱɚɫɬɢ ɰɟɩɢ
U
ɦɢɧɢɦɚɥɶɧɵɣ, ɱɬɨ ɩɨɡɜɨɥɹɟɬ ɩɨ ɩɨɤɚɡɚɧɢɹɦ ɚɦɩɟɪɦɟɬɪɚ ɨɛɧɚɪɭɠɢɜɚɬɶ ɪɟɡɨɧɚɧɫ ɬɨɤɨɜ ɜ ɤɨɧɬɭɪɟ ɩɪɢ ɢɡɦɟɧɟɧɢɢ ɱɚɫɬɨɬɵ Ȧ, ɩɚɪɚɦɟɬɪɨɜ L ɢɥɢ C.
3. Ⱥɤɬɢɜɧɵɟ ɢ ɪɟɚɤɬɢɜɧɵɟ ɫɨɫɬɚɜɥɹɸɳɢɟ ɬɨɤɨɜ
;UgI ,UgI
2211
aa
;UbI ,UbI
CpLp
Ɍɚɤ ɤɚɤ
21
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aaa
21
, ɬɨ ɪɟɚɤɬɢɜɧɵɟ ɫɨɫɬɚɜɥɹɸɳɢɟ ɬɨɤɨɜ ɩɪɢ ɪɟɡɨɧɚɧɫɟ ɪɚɜ-
bb
CL
ɧɵ ɢ ɧɚɯɨɞɹɬɫɹ ɜ ɩɪɨɬɢɜɨɮɚɡɟ
.III
021
ppp
ȼɟɤɬɨɪɧɚɹ ɞɢɚɝɪɚɦɦɚ ɰɟɩɢ ɩɪɢ ɪɟɡɨɧɚɧɫɟ ɬɨɤɨɜ ɩɪɢɜɟɞɟɧɚ ɧɚ ɪɢɫ. 6.18.
Ɍɨɤ ɜ ɨɛɳɟɣ ɱɚɫɬɢ ɰɟɩɢ ɪɚɜɟɧ ɚɤɬɢɜɧɨɣ ɫɨɫɬɚɜɥɹɸɳɟɣ ɬɨɤɚ
11
22
21
22
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22
C
ɬɨ ɟɫɬɶ
,gb ,gb
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ȿɫɥɢ
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C 2
21
ɬɟɥɶɧɨ ɩɪɟɜɵɲɚɸɬ ɩɨ ɜɟɥɢɱɢɧɟ ɬɨɤ ɜ ɧɟɪɚɡ-
I
1
ɜɟɬɜɥɟɧɧɨɣ ɱɚɫɬɢ ɰɟɩɢ. ɗɬɨ ɫɜɨɣɫɬɜɨ – ɭɫɢɥɟ­ɧɢɟ ɬɨɤɚ – ɹɜɥɹɟɬɫɹ ɜɚɠɧɟɣɲɟɣ ɨɫɨɛɟɧɧɨɫɬɶɸ ɪɟɡɨɧɚɧɫɚ ɬɨɤɨɜ ɢ ɲɢɪɨɤɨ ɢɫɩɨɥɶɡɭɟɬɫɹ ɧɚ ɩɪɚɤɬɢɤɟ. Ɉɬɫɸɞɚ ɢ ɧɚɡɜɚɧɢɟ ɷɬɨɝɨ ɹɜɥɟɧɢɹ.

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CL 21
ɬɨ ,II
,Rx
ɬɨ ɟɫɬɶ ɬɨɤɢ ɜ ɜɟɬɜɹɯ ɡɧɚɱɢ-
,II ,II !!!!
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6.4. ǔǽǾǺȃǹǴǶǴ ȉǷDZǶǾǼǺǸǬǯǹǴǾǹȇȁ ǮǺǷǹ
ɗɥɟɤɬɪɨɦɚɝɧɢɬɧɨɣ ɜɨɥɧɨɣ ɧɚɡɵɜɚɸɬ ɩɟɪɟɦɟɧɧɨɟ ɷɥɟɤɬɪɨɦɚɝɧɢɬɧɨɟ ɩɨɥɟ, ɪɚɫɩɪɨɫɬɪɚɧɹɸɳɟɟɫɹ ɜ ɩɪɨɫɬɪɚɧɫɬɜɟ ɫ ɤɨɧɟɱɧɨɣ ɫɤɨɪɨɫɬɶɸ.
ɋɭɳɟɫɬɜɨɜɚɧɢɟ ɷɥɟɤɬɪɨɦɚɝɧɢɬɧɵɯ ɜɨɥɧ ɜɵɬɟɤɚɟɬ ɢɡ ɭɪɚɜɧɟɧɢɣ Ɇɚɤɫ­ɜɟɥɥɚ, ɫɮɨɪɦɭɥɢɪɨɜɚɧɧɵɯ ɜ 1865 ɝ. ɧɚ ɨɫɧɨɜɟ ɨɛɨɛɳɟɧɢɹ ɷɦɩɢɪɢɱɟɫɤɢɯ ɡɚɤɨ­ɧɨɜ ɷɥɟɤɬɪɢɱɟɫɤɢɯ ɢ ɦɚɝɧɢɬɧɵɯ ɹɜɥɟɧɢɣ. ɗɥɟɤɬɪɨɦɚɝɧɢɬɧɚɹ ɜɨɥɧɚ ɨɛɪɚɡɭɟɬ­ɫɹ ɜɫɥɟɞɫɬɜɢɟ ɜɡɚɢɦɧɨɣ ɫɜɹɡɢ ɩɟɪɟɦɟɧɧɵɯ ɷɥɟɤɬɪɢɱɟɫɤɨɝɨ ɢ ɦɚɝɧɢɬɧɨɝɨ ɩɨ­ɥɟɣ – ɢɡɦɟɧɟɧɢɟ ɨɞɧɨɝɨ ɩɨɥɹ ɩɪɢɜɨɞɢɬ
ɤ ɢɡɦɟɧɟɧɢɸ ɞɪɭɝɨɝɨ, ɬɨ ɟɫɬɶ ɱɟɦ
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