- •Тема III. Постійний електричний струм. 76
- •Тема VIII Випромінювання емх.. 135
- •2. Класична теорія електромагнетизму
- •3. Два види електричних зарядів
- •На відміну від зарядів, емп розподіляється у просторі неперервно. У цьому полягає одна з істотних відмін поля від частинок у класичній (не квантовій) фізиці.
- •4. Принцип близькодії
- •5. Деякі відомості з векторного аналізу
- •Деякі формули векторного аналізу.
- •1.Закон Кулона
- •Додаток Криволінійні координати
- •1)Закон Кулона стосується точкових зарядів;
- •3. Теорема Гауса
- •4.Потенціальний характер електростатичного поля
- •5.Скалярний потенціал.
- •6.Рівняння Пуассона і Лапласа
- •7. Загальний розв’язок рівняння Пуассона
- •8.Основні завдання електростатики
- •9. Теорема єдиності.
- •10.Енергія взаємодії електричних зарядів
- •11.Енергія електростатичного поля
- •12. Нестійкість електростатичних систем. Теорема Ірншоу.
- •13.Поле системи зарядів на далеких віддалях
- •14.Квадрупольний момент
- •15.Поверхневі і об’ємні заряди. Зв’язок між векторами е, d і р.
- •16. Діелектрики. Вектор поляризації.
- •17. Полярні діелектрики.
- •18.Умови на границі поділу двох діелектриків. А)Нерозривність нормальної компоненти d.
- •Б)Нерозривність тангенціальних компонент вектора е .
- •В)Закон заломлення ліній індукції на межі поділу двох діелектриків .
- •Г) Система рівнянь Максвелла для есп в діелектриках.
- •19. Електричне поле поляризованого тіла.
- •20. Електростатичне поле в провідниках.
- •21. Метод відображень.
- •Тема III. Постійний електричний струм.
- •1. Диференціальна форма законів Ома і Джоуля-Ленца
- •2. Умови стаціонарності струмів
- •3. Рівняння неперервності (закон збереження заряду)
- •4.Фактори існування постійного струму.
- •1. Поле всередині провідника.
- •2.Механізм існування постійного струму.
- •Тема IV Стаціонарне магнітне поле.
- •1. Магнітне поле струмів. Закон Біо-Савара-Лапласа. Закон Ампера.
- •2. Вектор-потенціал магнітного поля.
- •3. Циркуляція напруженості магнітного поля.
- •4. Рівняння Максвела для магнітного поля.
- •5.Магнітне поле струмів в однорідних магнетиках. Вектор в.
- •6.Сила Лоренца.
- •7. Пондеромоторна взаємодія струмів.
- •8. Коефіцієнт взаємної індукції.
- •Тема V: Квазістаціонарне електромагнітне поле
- •2.Інтегральна та диференціальна форма закону індукції Фарадея.
- •3. Енергія магнітного поля.
- •2*.Енергія магнітного поля (строге доведення).
- •Тема VI Змінне електорамагнітне поле
- •1.Струми зміщення.
- •2. Повна система рівнянь Максвела.
- •3.Загальний розв’язок рівнянь Максвела за допомогою скалярного та векторного потенціалів.
- •4.Теорема і вектор Умова—Пойтінга. Імпульс електромагнітного поля
- •Додаток:
- •Тема VII елektpomaгнітні хвилі
- •1. Хвильове рівняння
- •2. Плоскі електромагнітні хвилі
- •4. Властивості плоскої монохроматичної електромагнітної хвилі
- •4.Електромагнітні хвилі можна представити як потік релятивістських частинок.
- •5 . Фазова і групова швидкості
- •5. Відбивання і заломлення світла на межі двох діелектриків
- •7. Розповсюдження емх у діелектрику
- •8. Розповсюдження електромагнітних хвиль у провіднику.
- •9. Скін-ефект
- •Тема VIII Випромінювання емх..
- •1.Потенціали, що запізнюються.
- •2.Поле системи зарядів на далеких віддалях.
- •3. Дипольне випромінювання.
- •4. Інтенсивність випромінювання.
- •5.Випромінювання гармонійного осцилятора.
- •6.Випромінювання рамкової антени.
- •7. Розсіювання електромагнітних хвиль зарядами.
- •8. Реакція випромінювання
- •Тема X. Електродинаміка матеріальних середовищ.
- •1.Рівняння поля в середовищі.
- •2.Усереднення рівнянь Лоренца. Зв’язок між векторами h, b, j.
- •3.Електричні властивості діелектриків. Електронна теорія орієнтаційного механізму поляризації.
- •4.Магнітні властивості речовин.
- •Тема X Релятивіська електродинаміка.
- •1. Інваріантність рівнянь Максвела відносно перетворень Лоренца.
- •2.1.Аберація світла.
- •2.2.Ефект Доплера.
- •3. Рівняння поля в тензорній формі
- •4. Перетворення електричних і магнітних полів
- •5. Інваріанти електричного і магнітного полів
Деякі формули векторного аналізу.
Знайдемо дивергенцію і ротор радіуса-вектора r, а також градієнт модуля r. Прийнявши до уваги, що r = (Σx2i)½,одержемо відповідно (2)
(48)
де ег — орт радіуса-вектора r. Відповідно до (11)
(49)
(ми використовували той факт, що ri=xi). У n - просторі r = n. Легко переконатися в тому, що ротор радіуса-вектора дорівнює нулю:
[r] = 0.(50)
Для цього можна скористатися формулою (22), замінивши в ній ak через xk. Тоді одержимо
![]()
Цей вираз дорівнює нулю, тому що при однакових значеннях індексів i і k перетворюється в нуль множник eikl, а при різних значеннях — перетворюється в нуль множник δік. Співвідношення (50) випливає також з того факту, що циркуляція вектора r по будь-якому контурі дорівнює нулю.
Дійсно, згідно (14)
![]()
Під знаком інтеграла стоїть повний диференціал, тому інтеграл дорівнює нулю.
Тепер знайдемо градієнт функції від r, тобто Ñφ(r). Частинна похідна від φ(r) по xk має вигляд
.
Отже,
![]()
Прийнявши до увагу формулу (48), можна написати
(51)
Нехай існує функція відстані між двома точками:
,
де
![]()
Операцію відшукання градієнта можна застосувати до цієї функції двома способами - можна робити диференціювання або по координатах хі або по координатах x'i. Щоб розрізняти ці два градієнти, у першому випадку ми будемо користатися позначенням Ñ, а в другому випадком-позначенням Ñ''. Компоненти градієнта в обох випадках мають вигляд
![]()
Очевидно, що похідні ¶R/¶xi і ¶R/¶x'i відрізняються тільки знаком. Звідси висновок
(52)
Обчислимо ротор орта er =r/r. Представивши r/r як добуток φ = 1/r на а =r, застосуємо формулу (27). У результаті одержимо, що
.
Згідно (51)
.
Тому перший доданок дорівнює нулю. Другий доданок дорівнює нулю відповідно до (50). Таким чином,
(53)
Тепер знайдемо ротор функції φ(r)er, де φ(r) - похідна функція від r. Застосуємо знову формули (27) і (51).
![]()
(див. (53)). Отже,
(54)
Нехай нам дана векторна функція а скалярної величини ξ, що у свою чергу є функцією координат хі:ξ = ξ(xi).
![]()
Знайдемо ротор і дивергенцію цієї функції. За правилами диференціювання складної функції
(55)
Згідно (22)
![]()
Величина ¶ ak /¶ ξ, є k-a компонента вектора ¶ a/¶ ξ, а ¶ξ / ¶xi 1-a компонента градієнта функції ξ. Отже,
![]()
(ми скористалися формулою (29)). Отже, якщо a=a(ξ), де ξ=ξ(x1, x2, x3) то
(56)
Для знаходження дивергенції функції a(ξ) будемо виходити з формули (11). Врахувавши (55), одержимо
(57)
Поклавши у формулах (56) і (57) ξ= r (r — модуль радіуса-вектора), одержимо, що
(58)
(59)
(див. (48)).
Доведемо формулу
(60)
де а — деяка векторна функція, V — довільний об’єм, f — обмежуюча його поверхня, n — зовнішня нормаль до елемента поверхні df. Для цього помножимо скалярно вектор [Ña] на довільний постійний вектор b. З формули Ñ [ab] = b[Ña]— a[Ñb] (див.( 28)) випливає, що b[Ña] =Ñ [ab] + a[Ñb] = Ñ [ab] ([Ñb] = 0, тому що b= const). Тепер проiнтегруємо отримане співвідношення по деякому об’ємі V і застосуємо до правої частини теорему Остроградського — Гауса:
![]()
Виконавши в останньому інтегралі циклічну перестановку векторів, що перемножуються, (див. (3)), одержимо
![]()
Винесемо постійний вектор b за знак інтеграла:
![]()
Отримане співвідношення повинне виконуватися при довільному виборі вектора b. Тому на b можна скоротити. У результаті ми прийдемо до формули (60).
Підсумок
Ñ=∂/∂x·i+∂/∂y·j+∂/∂z·k
ÑU(x.,y,z)=gradU=∂U/∂x·i+∂U/∂y·j+∂U/∂y·k
(ÑA(x,y,z))=divA=∂Ax/∂x+∂Ay/∂y+∂Az/∂z

ÑÑU=Ñ2U=ΔU=∂2U/∂x2+∂2U/∂y2+∂2U/∂z2, Δ=∂2/∂x2+∂2/∂y2+∂2/∂z2
Ñ[ÑA]=divrotA=0
[Ñ[ÑA]]=rotrotA=graddivA-Ñ2A
Потік вектора A:
![]()
Теорема Гауса:
![]()
Циркуляція вектора:
![]()
Теорема Стокса:
![]()
Теорема Гріна І. Використаємо означення:
![]()
![]()
Покладемо: A=Ψgradφ=ΨÑφ, де Ψ, φ—скалярні функції; оскільки:
diva=div(Ψgradφ)=Ñ(ΨÑφ)=Ψ(ÑÑφ)+(ÑΨ)( Ñφ)
An=Ψgradnφ=Ψ·∂φ/∂n
Таким чином, одержимо:
(*)
Теорема Гріна ІІ: в останньому співвідношенні (*) поміняємо Ψ на φ і навпаки
(2*)
і віднімемо від першого друге:
![]()
СФЕРИЧНА СИСТЕМА КООРДИНАТ

ЦИЛІНДРИЧНА СИСТЕМА КООРДИНАТ

