РефератыАстрономияКлКласифікація електромагнітних явищ

Класифікація електромагнітних явищ

Лекція 2


Класифікація електромагнітних явищ


Існують загальні підходи для спрощення:


1. Рівняння стаціонарного електромагнітного поля
. Інколи можна розглядати постійні струми. При цьому в рівнянні (*) зникають похідні: Приклад використання: розрахунок наводок
.


2. Розглянемо систему рівнянь у вакуумі

, де . Рівняння магнітостатики: , рівняння електростатики: . Рівняння магнітостатики має місце і там, де .Рівняння Максвела нехвильове. Хвильовим воно стає в однорідному ізотропному середовищі. Звідси тобто звідки одержуємо рівняння Лапласа
: (з урахуванням заряду), Пуасона
: (без).


3. Квазістатичне наближення
: , - розмір об’єкту. Тоді рівняння Максвела спрощуються. Розглянемо метал: там просторові переходи дуже швидко зростають (швидке затухання) тобто частинними похідними можна знехтувати.


4. Для монохроматичного лінійного поля можна використати метод комплексних амплітуд
: позбавляємося частинних похідних тобто спрощуємо рівняння Максвела. Рівняння ЕМП в комплексній формі будемо розглядати лише для лінійних рівнянь, хоча існує метод і для нелінійних. Розглянемо рівняння:. Зробимо наступну заміну:, та аналогічно . Підставивши отримаємо: , прирівнявши коефіцієнти отримуємо: - ми спростили рівняння. Для того, щоб записати лінійне ДР у комплексних амплітудах, потрібно: а) замість дійсних змінних записати комплексні змінні; б) замість похідних по часу треба записати . Для того щоб знайти розв’язок рівняння, потрібно розв’язати спрощене рівняння, а потім знайти реальну частину від одн

ого з виразів: або . Часто рівняння записують з урахуванням того, що хвильовий вектор , де . Надалі ми будемо працювати в комплексних амплітудах.


Було б зручно звести рівняння Максвела до хвильових, але це можна зробити лише у деяких випадках, які і розглянемо.


Плоскі хвилі


Розглядатимемо плоскі хвилі в однорідному ізотропному середовищі.


Задача:
знайти характеристики плоскої хвилі в такому середовищі.





Розв’язок:


1. Обираємо декартову систему координат;


2. Рівняння Максвела: ; де . У плоскої хвилі на хвильовому фронті амплітуда і фаза однакова. Нехай хвиля розповсюджується в напрямку , то . Отримаємо (з ). Розв’язок отриманог рівнянння осцилятора: .


Перейдемо до справжньої компоненти поля: де - рівняння хвильового фронту (фаза ). Цей фронт розповсюджується зліва направо. Якби ми взяли замість компоненту , то одержали б - фронт, що рухається справа наліво.


Розглянемо .


. ; , тобто маємо дійсно праву трійку . Оскільки , то .


Таким чином у плоскій хвилі і залежні величини: якщо одне з них задане, то друге визначається лише серидовищем (див. *). Це в СГСЕ, в інших системах по іншому. Наприклад, в СІ у вакуумі 377 (Ом) – опір вільного простору (хвильовий опір простору).


Затухання електромагнітних хвиль (ЕМХ).


Нехай вздовж осі розповсюджується ЕМХ: ; тут . Розглянемо в середовищі, де , (найрозповсюдженіший випадок); . Тоді . З’явилася дійсна величина в експоненті. Тобто кожна хвиля затухає.

Сохранить в соц. сетях:
Обсуждение:
comments powered by Disqus

Название реферата: Класифікація електромагнітних явищ

Слов:438
Символов:3449
Размер:6.74 Кб.