25523-1 (675598), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

div A = 0,

где:

j . скалярный потенциал поля F,

A . векторный потенциал поля F,

при условии что:

и эти интегралы предполагаются существующими [2, г].

Тогда, согласно основной задаче теории поля, для отыскания распределения поля вектора F в пространстве необходимо задать распределение в этом пространстве источников (возбудителей) поля вектора F, т.е. значения функций div(gradj) и rot(rotA), составляя дифференциальные уравнения в частных производных, решением которых с соответствующими краевыми, и начальными условиями и будет поле искомого вектора F.

Очевидно, что задача однородного распределения источников поля в бесконечном пространстве, т.е. удовлетворяющая след. соотношению:

не рассматривается, как не имеющая физического смысла и приводящая к математическим парадоксам.

При решении различных прикладных задач часто используется широко распространенное заблуждение об условности разделения полей на градиентные и вихревые, основанное на неверной интерпретации суперпозиции вихревого и градиентного полей, имеющей место в определении вектора поля в общем виде (теорема Гельмгольца). Рассмотрим возможность подобной интерпретации. Пусть мы имеем некоторое поле вектора F, удовлетворяющее следующему условию:

Подействуем оператором " rot " на данный вектор,

Т.к. ротор градиента j тождественно равен нулю, ротор ротора A тоже равен нулю по всему пространству существования вектора A .

Подействуем оператором "div" на вектор F,

но, дивергенция ротора тождественно равна нулю, следовательно, дивергенция градиента j тоже равна нулю по всему пространству существования поля градиента j .

Из полученных соотношений видно, что, если разделение полей на градиентные и вихревые условно, то отвечающее этому условию векторное поле не имеет источников в пространстве существования поля и, следовательно, не является объектом классической теории поля, как не отвечающее основной задаче теории поля. Условность разделения полей на градиентные и вихревые, выполняется также при тождественном равенстве нулю поля F.

Таким образом, в рамках основной задачи классической теории поля не существует отличных от нуля полей, для которых выполнялась бы условность разделения полей на градиентные и вихревые, и, следовательно, разделение полей на градиентные и вихревые не условно, а фундаментально.

3. Действие дифференциальных операторов на вектор, заданный в общем виде.

В дальнейшей росписи действий операторов на вектор, заданный в общем виде, его составляющие будут заключены в круглые скобки исключительно с целью указания на то, что заключенные в них операторы "grad" и "rot" не будут нами расписываться, а нужны только для обозначения градиентной и вихревой составляющей вектора.

а) Действие оператора "rot" на вектор в общем виде:

Т.е. после действия оператора "rot" на вектор F в общем виде результирующий вектор носит строго вихревой характер, и его величина не зависит от градиентной составляющей (grad j ) вектора F.

б) Действие оператора " div " на вектор в общем виде:

результат действия оператора "div" на вектор в общем виде есть скаляр, величина которого не зависит от вихревых составляющих вектора F.

в) Действие оператора "rot rot" на вектор в общем виде:

Поскольку в результате действия оператора "rot rot" на вектор F под оператором ( ) остался только вектор .rot A., имеющий строго вихревой характер, бессмысленно вводить в вектор "А" какую либо градиентную составляющую, т.к. после действия оператора "rot" она тождественно обнуляется и никак не определяется данным уравнением.

Из того, что:

следует:

Т.е. роспись оператора зависит от вида вектора, на который действует оператор, и в общем виде определяется следующим выражением:

Действие оператора набла ( ) также зависит от вида функции, на которую он действует, так:

В данном перечне приведены только действия операторов, не приводящие к тождественному нулю.

Проведенный анализ классической теории поля позволил:

1) конкретизировать постановку классической полевой задачи, отбросив задачи приводящие к математическим парадоксам и не имеющие физического смысла;

2) показать фундаментальность разделения полей на градиентные и вихревые;

3) дать точные выражения действий дифференциальных операторов теории поля на вектор, заданный в общем виде, из которых стало видно, что после действия дифференциального оператора классической теории поля на вектор поля, заданный в общем виде, нетривиальный результат получается только от действия оператора на соответствующую ему составляющую вектора в общем виде.

Т.е.

т.к.

т.к.

Из чего следует, что если уравнение задано в виде соотношения для действия на искомый вектор оператора "rot" , то из этого уравнения можно получить в качестве решения только вихревой вектор как интеграл по замкнутому контуру.

Если задано уравнение в виде действия на вектор операторов "div" или "grad div" , то из этого уравнения можно получить в качестве решения только скаляр или вектор градиентного поля.

Приложение полученных результатов исследования классической теории поля к системе уравнений электродинамики Максвелла

Рассмотрим полную систему уравнений электродинамики Максвелла для электрических и магнитных полей в вакууме с позиции основных положений классической теории поля. С этой целью перепишем полную систему уравнений для электрических и магнитных полей.

С позиции классической теории поля:

1) вектор магнитной индукции B представлен в уравнениях (5;6;8;9) данной системы уравнений, из которых видно, что вектор B носит строго вихревой характер (6;8;9), и его источники (возбудители) в исследуемом пространстве заданы уравнением (5). Т.е. поле вектора B соответствует основной задаче теории поля и может быть однозначно получено как решение данной системы уравнений после подстановки соответствующих краевых и начальных условий;

2) вектор напряженности электрического поля E, согласно уравнениям (6) и (7) данной системы, имеет отличные от нуля и дивергенцию, и ротор и, следовательно, имеет отличные от нуля вихревую и градиентную составляющие. Т.е., должен быть представлен в общем виде согласно теореме Гельмгольца (с изменением знака перед потенциальной частью):

E = - grad j + rot P ;

и

где P - некий векторный потенциал вихревой составляющей электрического поля, физический смысл которого будет выяснен дальше.

Анализируя уравнения (5) и (6), приходим к выводу, что они дают соотношения для действий оператора " rot " на векторы полей B и E , и, как было показано ранее, нетривиальные решения этих уравнений можно получить только для векторов вихревых полей. Но, т.к. вектор E имеет и вихревую, и градиентную составляющие, то решением уравнений (5) и (6) может быть только вихревая составляющая вектора E, т.е. rotP. градиентная составляющая вектора E может быть определена только из уравнения (7). Но, очевидно, уравнение (7) описывает только статические электрические поля или поля, распространяющиеся с бесконечной скоростью, что лишено всякого физического смысла. Отсюда следует, что система уравнений электродинамики Максвелла не содержит в себе описание нестационарных градиентных электрических полей и механизма их распространения.

Для того, чтобы убедиться в правильности подобных рассуждений, проделаем весь путь традиционного метода решения системы уравнений электродинамики.

Решение системы уравнений электродинамики

Подставим в уравнение (5) системы уравнений электродинамики вектор E в общем виде:

Уравнение (10) устанавливает связь между вектором rotB (имеющим строго вихревой характер) и векторами, составляющими правую часть уравнения (10). Однако очевидно, что в не╖ входят векторы имеющие как вихревой, так и градиентный характер. Но, сумма двух градиентов не может быть ротором, и, следовательно, сумма градиентных составляющих векторов, входящих в правую часть уравнения (10), равна нулю, а, значит, и не участвует в возбуждении поля магнитной индукции B. Т.е., один из основных постулатов электромагнетизма Максвелла - предположение способности изменяющегося во времени электрического поля конденсатора, имеющего в том числе и градиентную составляющую, возбуждать в окружающем пространстве магнитное поле, вступает в противоречие, в части градиентной составляющей, с фундаментальными положениями классической теории поля, являющейся на сегодняшний день основной формой записи уравнений электродинамики. Анализ литературных источников показал, что нет ни одного экспериментального подтверждения гипотезы Максвелла о возбуждении магнитного поля изменяющейся во времени градиентной составляющей электрического поля конденсатора ("Токи смещения"). Автору настоящей работы известны попытки экспериментальной проверки данной гипотезы на кафедре общей физики МГПИ им. Ленина профессором Маловым Н.Н. (ныне покойным). В результате проведенных экспериментальных исследований профессор Малов Н.Н. пришел к выводу о невозможности обнаружения магнитного поля, возбуждаемого изменяющейся во времени градиентной составляющей электрического поля конденсатора, из- за наличия магнитного поля токов, текущих по пластинам конденсатора. Вс╖ ранее сказанное дает основание для утверждения того, что гипотеза Максвелла о возбуждении магнитного поля изменяющимся во времени электрическим полем конденсатора неверна в части градиентной составляющей, как не получившая экспериментального подтверждения и противоречащая основным положениям классической теории поля, и, следовательно, уравнение (10) нужно переписать с учетом предыдущих замечаний. Т.е.:

Из данного уравнения следует, что источником магнитного поля являются строго вихревые электрические токи J и изменяющаяся во времени вихревая составляющая (rotP) электрической напряженности E.

Характеристики

Список файлов реферата