В.И. Денисов - Введение в электродинамику материальных сред (pdf) (1129086)
Текст из файла
В.И. Денисов Введение в электродинамику материальных сред Отсканирована и обработана в 2006 гаду студентам 313 группы Михаилам Орловым, спойшГййшагГ сов Будуни крайне меркантильной тварью, он также на всякий слунай публикует тдесв номер своего Яндекс Ксшелма 4100161299466 ББК 22.515 Л П УДК 55(058) Рецензенты: доктор Физ.-ыат.наук, про$ассор В.Р.Багров доктор юиз.-ызт.наук, профессор В.Р.Халилов Мечатается по постановлению Редакционно-издательского совета Московского университета Б учебное пособие включен материал, составляющий основу лекционного курса по иакрсскопической электродинамике.
Содерлание н воследовательнооть наложения соответствуют дейотвующод программе общего курса еЭлектродинамикач и читаемым лег~ лам ла третьем нурсе йизичесного ,акультета РУ. Для студентов 4изичесногс факультета МРУ. 077(02)-89 — Заказное 15ЬЙ 9 211 01971-9 ББК 22 513 ф Издательство Мссковскогн университета, 1989 г. ь ~ ви Л 11 Введение в электродинамику материальных сред1 учебйое пособие.
- М.: Ызд-во Моск.ун-та, 1989. — Хеа ОГЛАВЛЕНИЕ ПРЕЛИСЛОВИЕ ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОНЕНИЯ ЗЛЕКТРОЛИНАИИКИ МАТЕРИАЛВНЫК СРЕД , . . . . ... ..... ......... б 4 1. Микроскопическая и мекроскопическая электродинамика и их свизь б 9 2. Усреднение уравнений Максвелле по Физически бесконечно палым объему и промежутку времени .. 8 ф 5. Векторы поляризации и намагниченности вещестна 4 4. Материальные уравнения ........................ 20 9 5. Потенциалы электромагнитного поля и их калибровка в макроскопической электродинемине ......
$ б. Уревнения для потенциалов ..................... 29 4 7. Уравнения мекроскопической электродинакики в интегральном виде >5 й а. граничные услешшя дни векторов электромагнитнсф 9. Закон сохранения энергии в макроскопической злектродинамике . . ... ГЛАВА 2. ЗЛЕКТРОСТАТИНА ПРОВОЛНИКОВ И ЛИЗЛЕКТРИНОВ.. „ ... 45 Я 10. Основные уравнения и соотношения электроста- 9 12. Силы, действующие на диэлектрик во внешнем электростатическом поле ....................., 52 9 15.
Разреженный нейтральный гаа во внешнем электростатическом поле . .... , . . . . .. 58 $ 14. Тензор натяжений Максвелла для дизлск" Гич; хсй среды во внешнем алектростатическом пола ...., 60 ГЛАВА 5. МАГНИТОСТАТИКА 66 Е 15. Основные уравнения и соотношения магннтостатвки . ... ..... ..... .....,..............,.. 66 ф 16. Поле лкнейных проводников с током ........,... 68 9 17. Закон Ома для линейных проводников с током ... 78 1ЛАВА 4. КВАЗИСТАЦИОНАРНОЕ ЗЛЕНТРОМА1НИТНОЕ ПОЛЕ ........ 80 з 19.
Уравнения электромагнитного поля в квазистационарном приближении ...................,... 80 83 Ф 20, Слиы-еФФект . Ф 21. Квваиотвцыовврыые процессы в лыкеИыых проводввкех 90 ГЛАВА 5 ОСНОВН ЗЛЕКТРОДИНАМИКИ ДВИИУИИХСЯ СРЕД ......... 95 Ф 22, Урвввевия мвкроскопкчеокой електродилвмикк в ковв1ивытяом лиде 95 Ф 23. Заковы преобревовввия векторов поля в мвкроокопичеоиой електродиывмкка ..... „ .......,...... 102 ф 2О.
Мвтериеиьвые урвлиеыыя для длизущегоая ьекеотвв . 105 Ф 25. Оововы ывгвитыой гидродкявмики ...,......,..., 111 Ф 26. Некоторые вФФекты мегнвтлой гидродивамикв .... 115 Ф 27. Мегыитогвдродивеыическке волны ........, .. „„121 РВАНА б, РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЗЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН В МАТЕРИАЛЬНЫХ СРЕДАХ 128 Ф 2З. Коиплеконая дивлевтркческая проыицеемость рвзреиевыого ыейтрельлого геев .............. „ ., 130 $ 29.
Фваичеокий оиысл мвимой чвоти 6 .......,...., 137 $ 30. Формулы Крекеров-Кроялгв ........,.....,. „... 1СО $ 31. Фввоввя и групповея окоростл влектромегвитлсй волям в диопергкрувцих средех ...........,.... 1ч8 Ф 32~ Рвопростреяеыые плоских влектроывгкытыых волк в ыроврвчвых средвх . 150 Ф 33. Отраыевие к лреломлеаые влектромвгввтвых волн ве гравице ревдела оред ...................... 155 Настоящее учебное пособие написано на основе курса лекций по электродинамике, читаемого автором в течение ряда лет стушзнтам Ш курса физического факультета МГУ.
Тематически данное Пособие охватывает основные вопросы, традиционно относящиесл ко второй части курса — электродинвмике материальных сред и совершенно не затрагивает электродинамику вакуума. Такой выбор материала обусловлен тем, что, квк показывает многолетний опмт чтения лекциЯ и ведения семинарских занятий, изучение вопросов|относящихся к электродинемическим процессам в вакууме,не вмвмвает у студентов особых затруднений. При изучении же электродинамики материальньгк сред возникают известные затруднения, свяваннме с огообразием рассматриваемых явлений и использованием при этом более сложных приемов и методов решения краевых задач.
Поэтому если данное пособие будет способствовать лучшему овладению студентами материалом второй части курса электродинамики, то автор будет считать свою задачу выполненной. Следует также отметить, что ограничившись только вопросами, входящими в программу общего курса лекций, автор был вынужден оставить почти без обсуждения такой интересный в научном плане и важный для практических приложений раздел электродинамики материальных сред, как неяинейную оптику.
Поэтому для более дшшльного изучения идей и методов нелинеЯной эяектродинамики и ее эффектов хотелось бы порекомендовать либо прослушать соответствующие специальные курсы, читаемые на физическом факультете МРУ, имбо самостоятельно познакомиться с этим разделом по имешлейся в настоящее время довольно обширной научной и учебной литературе. ГЛАВА 1 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИН НЛЕКТРОДИНАМИКИ МАХЕРИАЛЬНЫХ СРЕД $ 1. Мик оскопическая к мак оскопическая элект о наиика и их связь В первой чести курса электродинамики, основываясь на уравнениях Максвелла 1 ЭЕ 4тг-.
тойгт' = — — ч — /, с ох и' 1 ай ГО1Е = — — — > С ЭЙ с1юН= О, (1 ° 1) А~ Г = 1ьх-р н уравнениях Лоренца — = еЕ + — ~тгЯ~, с~г е с — = еЕтг ЛЯ сй мы научали различные электродинамические процессы, происходящие в вакууме и обусловленные наличием в некоторых областях пространстве злентрических зарядов и токов. Резватый аппарат повволял нвм решать достаточно широкий круг задач: изучать движение заркженнуш ча:тлц во внешних полях, определять напряженности попой Е , Й , интенсивность и поляризацию иэвучземых и рессеиваеыых частицами электромагнитных волн к т.п.
Зту часть курса электродинамики -тредицнонао называют микроскопической злектродкнамикой. Характерной особе .постыл микроскопической элентродкнамики является то,что предметом рассыотра ния в ней обычно служат либо электромагнитные поля в ванууке,лк бо движение и излучение небольвого числа электрических зарядов. Однако,в принципе,микроскопическая злектродинамнка применниа и лля описания процессов,происходящих з вакууме с участием сколь ~год:.о большого числа заряженных частиц.
Поэтому на первый нзгляд кажется естественной попытка использовать ее для изучения элентромагнитнык процессов, происходящих в веществе, рассматривая каждый атом нак систеиу точечных зарядов, находящихся в вакууме. Но такой подход к описанию злектродинамичесних процеосов в ьеществе встречает непреодолимые трудности.
Действительно, в единице объема вещества содержится чрезвычайно большое число (порядка 10 ) атомов, каждый ив которых 25 представляет собой сложную явантозомеханическую систему. Поэтому выражения для плотностей зарядов и тонов в уравнениях "аксвелла (1. 1) з этом случае должны состоять также из очень ооль ого числ слагаемых. Далее, каждый атом вещества находится з непрекращающемся тепловом движении. Поэтому, чтобы задеть ьырз ения для д (т., й) и / 1 т, ь) , нам, з принципе, необходима детальная информация о положении и движении каждого етоме и всех его составных частей. Соответствующая задача в теоретишсяоп мезонине, кок известно, не может быть решена, в результото чего описение систеи с большим числом частиц в ней поило по стзтистическо и ти.
В нашем же случае эта задача осложнена еще и тем, что задачу о движении всех частиц вещества и опроделеыии создаваемого ими электромагнитного поля необходимо решать совместно, тзн как зто поле существенно влияет на двикение создавших его частиц. Уже зтн причины наглядно свидетельствуют о бесперспективности пряыолинейзого использования минроскопической электродинамики лля определения элентроыагнитных полей в веществе и показывают неооходимость разработки статистического подхода н этому вопросу. Но существуют еще и другие веские основения для отказа от микроскопического подхода. В честности, предположим, что мы все же сумели преодолеть зсе с:онщие нз нашем пути препятствия и математические сложности и получили некоторое гипотетическое точное решение для электромагнитного поля в веществе.
Тзн как напряженности полей в пределах кеждого етоме очень существенно изменяются от точки к точна (в сотни миллионов реа', то заведомо ясно, что это решение представляло бы собой очень неоднородное по пространству поле, которое, но всеиу прочему, зависело оы еце и от времени из-за весьма замысловатого тепло ного движения атомов. Поэтоиу, с одна:.'. -тороны, данное решение сиисмвалооь бы очень громоздким математическим выракеыием, что оущеотвекно ватруднвло бы его математический аывлиз.
С другой оторопи, полученная информация о поле в веществе з громадном больиинотве олучаеш была бм избыточной, так как для ызученкя процеосов в вещеотве зачастую доствточыо зыать усредненные по ыекотороиу мвдоыу объему велмчиыы. Болев того, любой макроакопичеокий прибор в связи о ковечныни раамерами датчиков, де и любая квантовая система, не в состоянии измерить напрякевыость поля ш некоторой точке и в некотормй момент времени и дают ынЩормацию только о величине полн, усредненаого по некоторым более илм менее мелим объемам пространства и малым промекуткан времени.
Поэтому для больикнства практических прклокений полученыое точное решение все рввно пришлось бы огрублять, усредняя по характерным ыалоцу объему и малому промекутку времени. Все зто наглядно свидетельствует о том, что длн описания алектродинамнческих процессов з веществе уравнения (1.1) микроскопической злектродннамикн, содеркащие точные значения полей, долтны быть заменены другими уравнениями, которые бы содеркали не значения ыапрякенностей полей з данной точке и в данный момент времени, а некие средние напрякенностн, получаемые усреднением точных аначений по характерным палому объему и малому пронекутку времени.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
