Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Электричество_краткий_курс_лекций.doc
Скачиваний:
42
Добавлен:
16.04.2019
Размер:
5.66 Mб
Скачать

Волновое уравнение

Рассмотрим нейтральную ( ), непроводящую ( ) с изотропную среду:

тогда, учитывая, что , получаем:

,

тогда так как , то и окончательное уравнение:

, или же

- волновое уравнение.

Решение этого уравнения: , где - волновое число, - длина волны, “-” соответствует положительному направлению распространения, “+” соответствует обратному направлению распространения (против оси ).

Геометрическое место точек, за которое доходит волна за одно и то же время, называется волновой поверхностью.

Граница между областью, где есть колебания и нет, называется фронтом волны (по сути, передняя волновая поверхность).

По виду фронта различают сферические, цилиндрические и плоские волны. Причем любой волновой процесс можно представить в виде суперпозиции плоских волн.

Электромагнитная масса движущегося заряда

Движущийся заряд создает электромагнитное поле. Это создает дополнительную массу (ее иногда называют электромагнитной массой):

,

где - смысл покоящейся массы.

Поле не может покоиться. В вакууме поле распространяется со скоростью , которая абсолютна. В общем случае и в переменных полях зависят от частоты электромагнитного излучения. Например, вводят понятие комплексной диэлектрической проницаемости: ( - интенсивность поляризации, - удельная проводимость, - плотность тока в проводимости). В технике для характеристики энергии поглощения вводят тангенс угла потерь . Есть табличные значения для различных частот.

Среда является хорошо проводящей, если плотность тока в проводимости много больше плотности тока смещения: . Т.о., чем меньше частота, тем лучше среда стремится к металлу. Пример: почва при частоте излучения 1Мгц ведет себя как металл.

Глубина проникновения электромагнитного поля в металл (формула полуэмпирическая):

Н апример, для меди при частоте 10ГГц глубина 3 см.

Электромагнитная волна поперечна (вектора и всегда перпендикулярны направлению распространения).

При переходе от одной системы отсчета к другой частота электромагнитной волны меняется.

Частотный спектр электромагнитных волн не ограничен. Энергия переносится только в направлении распространения.

Граничные условия для векторов электромагнитного поля

В электромагнитном поле вектора и меняются в фазе. Закон изменения – гармонический, т.е. зависимость во времени и пространстве характеризуется косинусом.

В однородной изотропной среде, где нет границ раздела, электромагнитная волна распространяется прямолинейно, в направлении перпендикуляра к волновому фронту.

Если есть две среды и , то вектор падающей волны может быть произвольно ориентирован относительно поверхности раздела. Принято рассматривать раздельно нормальную и тангенциальные составляющие в 1-й и во 2-й средах.

1). Нормальная составляющая.

, (т.к. интеграл по боковой поверхности стремится к нулю при ). Т.о., из последнего уравнения:

,

т.е. нормальная составляющая вектора непрерывна,

,

,

а нормальная составляющая вектора испытывает разрыв.

Для составляющей электрического поля используем III уравнение Максвелла: . Рассматривая нейтральную границу раздела (т.е. ), получаем данный интеграл и аналогично

, и

.

2 ). Тангенциальные составляющие векторов.

Рассмотрим замкнутый контур. Пусть , причем . Тогда

,

откуда получаем (т.к. второй интеграл ):

.

, .

Аналогично, рассматривая тангенциальную составляющую электрического поля, получим:

,

.