- •§1. Обобщённые координаты. Понятие числа степеней свободы.
- •§2. Описание эволюции системы в конфигурационном пространстве (кп).
- •§3. Принцип Гамильтона (наименьшего действия).
- •§4. Функция Лагранжа и её свойства.
- •§5. Правило суммирования Эйнштейна.
- •§6. Функция Лагранжа простейших систем.
- •1 .Для замкнутой системы реализуется принцип однородности времени.
- •2.Однородность пространства.
- •3. Изотропность пространства.
- •§7. Интегралы движения в методе Лагранжа.
- •§8. Преобразование Галилея.
- •§9. Свойства симметрии пространства и времени.
- •§10. С и l системы.
- •§11. Циклические координаты.
- •§12. Задача двух тел и сведение её к эквивалентной одномерной.
- •§13. Особенности движения частицы в центральном поле.
- •§14. Одномерный эффективный потенциал.
- •§15. Обобщенный импульс. Преобразование Лежандра. Уравнения Гамильтона.
- •§16. Фазовое пространство.
- •§17. Функция Гамильтона и её свойства.
- •§18. Функция Гамильтона простейших систем.
- •§19. Интегралы движения в методе Гамильтона.
- •§20. Скобки Пуассона и их свойства.
- •§21. Малые колебания и свойства потенциальной энергии.
- •§22. Колебания с одной степенью свободы. Характеристическое уравнение.
- •§23. Колебания с n степенями свободы.
- •§24. Затухающие одномерные колебания.
- •§25. Элементы тензорного анализа в классической механике.
- •§26. Оператор .
- •§27. Уравнения Максвелла для электромагнитного поля в вакууме.
- •§28. Потенциалы электромагнитного поля в вакууме.
- •§29. Градиентная инвариантность.
- •§30. -Функция.
- •§31. Объёмная плотность точечного заряда.
- •§32. Закон сохранения заряда.
- •§33. Типы калибровок.
- •§34. Уравнения Максвелла в среде без учёта пространственно-временной дисперсии.
- •§35. Теорема Стокса.
- •§36. Функциональные соотношения различных полей
- •§37. Тензоры и их свойства.
- •§38. Условия на границе раздела двух сред.
- •§39. Уравнения Максвелла для стационарного электромагнитного поля в среде.
- •§40. Приближение линейного тока
- •§41. Уравнения Максвелла для квазистационарного электромагнитного поля.
- •§42. Условия квазистационарности поля.
- •§43. Глубина проникновения квазистационарного электромагнитного поля.
- •§44. Функция Грина уравнения Гельмгольца.
- •§45. Уравнения Максвелла электромагнитных волн в вакууме.
- •§46. Волновое уравнение в случае вакуума.
- •§47. Решение волнового уравнения в случае плоской электромагнитной волны в вакууме.
- •§48. Плоская монохроматическая волна.
- •§49. Уравнения Максвелла в случае плоской монохроматической волны в вакууме.
- •§50. Разложение электромагнитных полей по плоским монохроматическим волнам.
- •§51. Калибровка Лоренца в случае однородной изотропной среды.
- •Задачи по курсу «Теоретическая механика и теория поля»
- •Задачи по курсу «Теоретическая механика и теория поля» и их решение.
- •Экзаменационные вопросы по курсу «Теоретическая механика и теория поля».
- •Задачи по курсу «Теоретическая механика и теория поля» и их решение (от а.Е.Широкова)
§28. Потенциалы электромагнитного поля в вакууме.
Удобно ввести:
-векторный потенциал
-скалярный потенциал
однозначно
определяют электромагнитное поле
§29. Градиентная инвариантность.
Существует преобразование, которое не меняет полевых характеристик . Таким преобразованием является градиентное:
Здесь
– произвольная функция координат и
времени
-инвариантность
полевых характеристик
относительно градиентных преобразований.
Аналогично для :
На потенциалы
могут быть наложены произвольные,
удобные для исследования ограничения
– калибровки потенциалов, т.к.
- произвольная.
§30. -Функция.
Пусть имеется функция Хевисайда:
Ясно, что кроме
,
производная везде равна нулю. Рассчитаем
интеграл:
,
,
Рассмотрим этот же случай, но картинка
смещена на
:
Интегральное одномерное соотношение:
Существует множество способов моделирования подобных функций.
Если
,
то (3) это :
Рассмотрим простейший случай.
- площадь под графиком функции:
Делим
пополам.
И так далее до бесконечности. Это одна из простейших моделей -функции.
§31. Объёмная плотность точечного заряда.
Рассмотрим систему из
точеченого заряда
Здесь возникает необходимость использовать -функцию.
Тогда:
Это соответствует случаю, когда заряд
помещён в начало координат, а плотность
заряда ищется в точке, с радиус-вектором
.
Если же заряд помещён не в начало отсчёта, то плотность заряда перепишется в следующем виде:
В случае системы точечных зарядов имеем:
Для изображения плотности точечного источника всегда используется -функция.
§32. Закон сохранения заряда.
Запишем уравнение Максвелла:
.
Подействуем на него оператором
скалярно.
Получаем:
Но дивергенция всякого ротора равна нулю, поэтому в результате получаем:
- уравнение непрерывности
Проинтегрируем обе части этого уравнения по некоторому объёму:
,
где
-единичный
вектор нормали
определяет
количество заряда выносимого через
поверхность объёма. Если
-
острый, то заряд выносится из объёма и
-положителен.
Если
тупой,
то заряд приходит в объём и
-
имеет знак минус.
§33. Типы калибровок.
Перепишем уравнения Максвелла:
1.Калибровка Лоренца
Тогда уравнение первое уравнение Максвелла перепишется в следующем виде:
- уравнение Даламбера
Это уравнение есть – неоднородное дифференциальное уравнение в частных производных.
-
оператор гиперболического типа.
Для 4-го уравнения Максвелла имеем:
Все, имеющие физический смысл, результаты должны быть градиентно-инвариантыми:
В силу калибровки Лоренца получаем:
Т.е. функция должна удовлетворять однородному уравнению Даламбера (его ещё называют волновым уравнением)
2.Калибровка Кулона
- калибровка Кулона
Уравнение (А) перепишется в следующем виде:
-
уравнение Пуассона.
Если же
(в
пустоте), то уравнение Пуассона принимает
вид:
-уравнение
Лапласа.
получаем, что функция должна удовлетворять уравнению:
3.Калибровка поперечных волн
Полагаем
есть функция только координат.
Значит функция должна удовлетворять уравнению:
