Физика (Магнетизм)_ЛЕКЦИИ И ВОПРОСЫ / OF5_6_Теория Максвелла Электромагнитные колебания и волны_mini
.pdfСистема уравнений Максвелла в дифференциальной форме
∂D rotH = j + ∂t
rotE = − ∂B
∂t
divB = 0
divD = ρ
© А.В. Бармасов, 1998-2013 |
31 |
12+ |
|
Оператор набла
|
|
|
|
|
|
Ñ º |
|
∂ |
e |
|
|
+ |
∂ |
e + |
∂ |
e |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
¶x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X |
|
¶y |
|
|
Y |
¶z |
|
Z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
ÑF ( x, y, z ) º gradF ( x, y, z ) |
= |
∂Φ e |
|
|
+ |
∂Φ e |
|
+ ∂Φ e |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
¶x |
|
X |
|
|
|
¶y |
Y |
|
|
|
|
¶z |
|
|
Z |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
(Ñ F ( x, y, z )) º Ñ × F ( x, y, z ) º divF ( x, y, z ) |
= |
∂FX |
+ |
∂FY |
+ |
∂FZ |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
¶x |
|
|
¶z |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
¶y |
|
|
|
|
|||||
Ñ F ( x, y, z ) º Ñ ´ F ( x, y, z ) º rotF ( x, y, z ) = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
eX |
|
|
eY |
|
|
|
eZ |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
¶F |
¶F |
|
¶F |
|
|
¶F |
|
|
|
|
|
¶F |
|
¶F |
|
|
|
|
¶ |
|
|
¶ |
|
|
¶ |
||||||||||||||
= |
Z |
- |
Y |
eX |
+ |
X |
|
- |
|
Z |
|
eY + |
|
|
Y |
|
- |
|
|
|
X |
eZ |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
¶z |
|
|
|
|
|
¶x |
|
|
|
|
|
|
¶x ¶y ¶z |
|||||||||||||||||||||||||
|
¶y |
¶z |
|
|
|
¶x |
|
|
|
|
|
¶y |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
FX |
|
|
FY |
|
FZ |
|||||
© А.В. Бармасов, 1998-2013 |
32 |
12+ |
|
Система уравнений Максвелла в дифференциальной форме
[Ñ H ] = j + ∂D
¶t
[Ñ E ] = - ∂B
¶t (Ñ B) = 0
(Ñ D) = ρ
© А.В. Бармасов, 1998-2013 |
33 |
12+ |
|
Контрольные вопросы
Напишите систему уравнений Максвелла в интегральном виде, поясните смысл входящих в неё величин.
Какие экспериментальные законы электромагнетизма лежат в основе уравнений Максвелла?
© А.В. Бармасов, 1998-2013 |
34 |
12+ |
|
Литература
Бутиков Е.И. Оптика: Учеб. пособие для вузов / Под ред.
Н.И. Калитеевского. – М.: Высшая школа, 1986. – 512 с., ил., §2.1.
Зисман Г.А., Тодес О.М. Курс общей физики. Том II. Электричество и магнетизм. – 4-е изд. – М.: Наука, 1969. – 368 с., §49.
Калашников С.Г. Электричество. – М.: Наука, 1977. – 592 с., §§136-139.
Калитеевский Н.И. Волновая оптика: Учеб. пособие для вузов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1995. – 463 с., ил., §1.1.
Нордлинг К., Остерман Д. Справочник по физике для учёного и инженера / Перевод с англ. А.В. Бармасова. – СПб.: БХВ-Петербург, 2011. – С.53-59, 219-272.
Савельев И.В. Курс общей физики: Учеб. пособие: Для втузов. В 5 кн. Книга 2. Электричество и магнетизм. – 4-е изд., перераб. – М.: Наука.
Физматлит, 1998. – 366 с. – ISBN 5-02-015001-0, §§9.1-9.3.
Трофимова Т.И. Курс физики: Учеб. пособие для вузов. – 6-е изд.,
стер. – М.: Высшая школа, 1999. – 542 с., ил. – ISBN 5-06-003634-0, §139.
© А.В. Бармасов, 1998-2013 |
35 |
12+ |
|
5.6.3. Электромагнитныеые колебания в контуре
Замкнутую электрическую цепь, содержащую последовательно соединённые катушку индуктивности L, конденсатор C и резистор R,
называют колебательным контуром.
© А.В. Бармасов, 1998-2013 |
36 |
12+ |
|
Колебательный контур
(Oscillatory circuit)
© А.В. Бармасов, 1998-2013 |
37 |
12+ |
|
Электромагнитные колебания в контуре
Часть энергии тока расходуется на излучение электромагнитных волн в пространство.
Неизлучающий контур называется закрытым колебательным контуром. Открытым колебательным контуром называется контур,
излучающий электромагнитные волны – например, вибратор Герца.
Электромагнитные колебания – периодические изменения электрического поля (конденсатора) и магнитного поля (катушки), в результате которых происходит взаимный обмен энергией между этими полями.
© А.В. Бармасов, 1998-2013 |
38 |
12+ |
|
Электромагнитные колебания в контуре
Электромагнитные колебания, возникающие за счёт однократно сообщённой контуру энергии при зарядке конденсатора, называют свободными.
Они совершаются с самопроизвольно устанавливающейся резонансной частотой, при которой сопротивление контура оказывается наименьшим:
ν |
|
= |
1 |
|
1 |
(формула Томсона) |
рез |
2π |
|
||||
|
|
|
LC |
|||
|
|
|
|
|||
© А.В. Бармасов, 1998-2013 |
39 |
12+ |
|
Электромагнитные колебания в контуре – аналогия с маятниками
(в случае пружинного маятника под Eп понимается потенциальная энергия пружины)
© А.В. Бармасов, 1998-2013 |
40 |
12+ |
|
