Курсовая: Единое электродинамическое поле - текст курсовой. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Курсовая

Единое электродинамическое поле

Банк рефератов / Физика

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Курсовая работа
Язык курсовой: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 1943 kb, скачать бесплатно
Обойти Антиплагиат
Повысьте уникальность файла до 80-100% здесь.
Промокод referatbank - cкидка 20%!

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Показано, что традиционное электромагнитное поле с векторными о нентами электрической и магнитной напряженности, описываемое уравнениями Максвелла классической электродинамики , является лишь о д ной из равноправных составляющих векторного четырехкомпонентного единого электродинамического поля , реализующего своим существованием функционально связанные между собой и другие составляющие его поля: п о ле электромагнитного векторного потенциала, состоящего из электрич е ской и магнитной векторных компонент, электрическое поле с компонент а ми электрической напряженности и электрического векторного потенци а ла , магнитное поле с компонентами магнитной напряженности и магни т ного векторного потенциала . Проведен анализ характеристик распростр а нения указанных соста в ляющих единого электродинамического поля в виде плоских волн в однородных из о тропных материальных средах . В настоящее время установлено [1, 2], что в отношении полноты охв а та наблюдаемых в Природе явлений электромагнетизма, наряду с системой уравнений электродинамики Максвелла электромагнитного (ЭМ) поля с компонентами электрической и магнитной напряже н ности: ( a ) , ( b ) , (1) ( c ) , ( d ) , существуют и другие системы полевых уравнений, концептуально н е обходимые для анализа и адекватного физико-математического моделиров а ния электродинамических процессов в материальных средах. Здесь и - электрическая и магнитная постоянные, , и - удельная электропрово д ность и относительные диэлектрическая и магнитная проницаемости ср е ды, соответственно, - объемная плотность стороннего электрического з а ряда; - постоянная времени релаксации заряда в среде за счет эле к тропроводности. Уравнения в этих других системах рассматривают такие области пр о странс т ва, где присутствуют либо только поле ЭМ векторного потенциала с электрической и магнитной компонент а ми : (a) , (b) , (2) ( c ) , ( d ) ; либо электрическое пол е с компонентами и : ( a ) , ( b ) , (3) ( c ) , ( d ) ; либо, наконец, магнитное поле с компонент а ми и : ( a ) , ( b ) , ( 4) ( c ) , ( d ) . Основная и отличительная особенность уравнений систем (2) – (4) в сравнении с традиционными уравнениями Максвелла ЭМ поля (1) с физич е ской точки зрения состоит в том, что именно они, используя пре д ставления о поле ЭМ векторного потенциала, способны последовательно описать мног о образие электрод и намических явлений нетепловой природы в материальных средах, определяемых электрической или магнитной поляризацией и перед а чей среде момента ЭМ импульса, в частности, в процессе электрической пр о водимости [3] . Принципиально и существенно то, что все эти системы электродин а мических уравнений, в том числе, и система (1) для локально электроне й тральных сред ( ), являются непосредственным следствием фундаме н тальных исходных соотношений функциональной первичной взаимосвязи ЭМ поля и поля ЭМ векторного потенци а ла [1, 2] ( a ) , ( b ) , (5) ( c ) , ( d ) . Очевидно, что данная система соотношений может служить основой для интерпретации физического смысла поля ЭМ векторн о го потенциала [4], выяснения его роли и места в явлениях электромагнетизма. Однако самое главное и интересное в них то, что они представляют собой систему дифф е ренциальных уравнений, описывающих свойства необычного вихревого ве к торного поля, состоящего их четырех полевых векторных ко м понент , , и , которое условно назовем единое электродинам и ческое поле . Объективность существования указанного единого поля однозначно и убедительно иллюстрируется указанными системами уравнений (1) – (4) и получаемыми из них соотношениями б а ланса: для потока ЭМ эне р гии из уравнений (1) , ( 6 ) для потока моме н та ЭМ импульса из уравнений (2) ( 7 ) для потока электрической энергии из уравнений (3) , ( 8 ) и для пот о ка магнитной энергии из уравнений (4) . ( 9 ) Как видим, соотношения (5) действительно следует считать уравнен и ями единого электродинамического поля, базирующегося на исходной св о ей составляющей - поле ЭМ векторного потенциала, состоящего из двух взаи м но ортогональных электрической и магнитной векторных полевых компонент. При этом поле ЭМ векторного потенциала своим существован и ем реализует функционально связанные с ним другие соста в ляющие единого поля: ЭМ поле с векторными компонентами и , электрическое поле с компонентами и , магнитное поле с компонентами и . Отмече н ная здесь структура и взаимосвязь составляющих единого электродинамич е ского поля сохраняется и в статической асимптотике. Логика построения с и стем полевых уравнений для стационарных составляющих единого поля и анализ физического содержания таких уравнений изложены в р а боте [5]. Таким образом, имеем очевидное обобщение и серьезное развитие представлений классической электрод и намики. В частности, показано, что в Природе, так же как и в случае ЭМ поля, не може т быть электрического, ма г нитного или другой составляющей единого электродинамического поля с о д ной полевой компонентой. Структура обсуждаемых составляющих единого электродинамического поля из двух векторных взаимно ортогональных п о левых компонент – это объективно необходимый способ их реального сущ е ствования, принципиальная и единственная возможность распространения конкретной составляющей в виде потока соответствующей физической вел и чины, в случае динамических полей – посредством попере ч ных волн. Форма представленных систем уравнений (1) – (4) говорит о существ о вании волновых уравнений как для компонент ЭМ поля и , так и для компонент поля ЭМ векторного потенциала и . В этом можно уб е диться, взяв, как обычно, ротор от одного из роторных уравнений любой с и стемы, и после чего подставить в него другое роторное уравнение той же с и стемы. В качестве иллюстрации получим , например, для системы (2) волн о вое уравнение отн о сительно : . Здесь, согласно (2 c ), , - оператор Лапласа, а - фазовая скорость поля волны в отсутствие поглощения. Сл е довательно, указа н ные волновые уравнения описывают волны конкретной составляющей ед и ного электродинамического поля в виде одной из парных комбинаций этих четырех волновых уравнений. В итоге возникает физически очевидный вопрос, что это за волны, и каковы характеристики распростран е ния таких волн? Ввиду того, что уравнения систем (1) и (2) математически структурно тождественны, а волн о вые решения уравнений (1) широко известны [6], то далее анализ характеристик распространения составляющих единого эле к тродинамического поля, например, в виде плоских волн в однородных из о тропных материальных средах проведем, прежде всего, для уравнений (3) электрического поля и уравнений (4) магнитного поля. Их необычные стру к туры между собой также математически то ж дественны, а волновые решения систем этих уравнений, как будет показано ниже, физически весьма нетрив и альны. Итак, рассмотрим волновой пакет плоской линейно поляризованной электрической волны, распространя ю щейся вдоль оси 0X с компонентами и для системы (3) либо магнитной волны с компоне н тами и для системы (4), которые представим комплексными спектральными интегралами. Здесь, согласно соотношениям (5с) и (5 d ), учтена функциональная взаимосвязь обсуждаемых волн в виде единого пр о цесса и взаимная коллинеарность векторов и (эти векторы антипара л лельны) , и компонент полей. Тогда, например, для уравнений эле к трического поля ук а занные интегралы имеют вид: и , где и - комплексные ампл и туды. Подставляя их в уравнения (3 a ) и (3 c ), приходим к соотнош е ниям и . Соответствующая подстановка инт е гралов и в уравн е ния (4а) и (4 c ) дает и . В итоге для обеих систем получаем общее для них выраж е ние : В конкретном случае среды идеального диэлектрика ( ) с учетом формулы из следует для обеих систем обычное ди с персионное соотношение [ 6 ] , описыва ющее однородные пло с кие волны электрического или магнитного полей. При этом связ ь комплек с ных амплитуд компонент указанных волновых полей имеет специфич е ский вид: в системе (3) и в системе (4) , то есть при распространении в диэлектрической среде компонент ы п о л я с двинуты между собой по фаз е на р/2 . Специфика здесь в том, что хара к тер поведения компонент поля такой волны в любой точке пространства ан а логичен кинематическим параметрам движения (смещение и скорость) кла с сической частицы в точке устойчивого равновесия поля потенциальных сил. Конечно, математически данный результат очевидно тривиален, поскольку компоненты ЭМ поля и поля ЭМ векторного потенциала связаны между с о бой посредством производной по времени (см. соотношения (5 c ) и (5 d )). О д нако с физической точки зрения этот результат весьма нетривиален и , бе з условно, интересен и наводит на размышл е ния . Для проводящ ей сред ы ( ) в асимптотике металлов ( ) дисперсионное соотношение систем уравне ний (3) и (4) имеет обычный в т а к ом сл у чае вид , где [ 6 ] . Тогда, например, для уравнений (3) связь комплексных амплитуд комп о нент иметь вид и волновые решения з а пишутся в виде экспоненциально затухающих в пространстве плоских волн со сдв и гом начальной фазы между компонентами поля на р/4: , (10) . Для уравнений системы (4) их волновые решения математически то ж дественны (10) с заменой на и на при следующем выражении связи комплексных ампл и туд: . Рассмотрим соответствующие рассуждения для аналогичного пре д ставленному выше пакету плоской волны теперь уже для ЭМ поля с комп о нентами и в системе (1), которые в итоге дают соотнош е ния и . Подобным образом для волны поля ЭМ векторного потенциала с компонентами и в системе (2) имеем соответственно и . Таким образом, для этих двух систем электродинамических уравнений снова пол у чаем стандартное в ы ражение: В этом случае для диэлектрической среды ( ) дисперсионное с о отнош е ние для волновых решений уравнений систем (1) и (2) будет , что описывает обычный режим волнового распространения компонент ЭМ поля [6] и компонент поля ЭМ векторного потенциала в виде однородных плоских волн. При этом связь комплексных амплитуд волновых решений уравнений систем (1) и (2) будет имет ь стандартный вид: и , где сами волновые решения описывают указа н ные волны, компоненты поля которых синфазно распространяются в пространстве. При этом, согла с но с о отношениям (5 c ) и (5 d ), волны ЭМ поля отстают по фазе на р/2 от волн ЭМ векторного потенциала , что и приводит к необычному, отмеченному в ы ше поведению ко м понент полей электрической и магнитной волн . Для проводящей среды ( ) в асимптотике металлов ( ) рассуждения полностью аналогичны вышеприведенным. Здесь связи ко м плексных амплитуд для волновых решений уравнений систем (1) и (2) зап и шутся в в и де: и . Как видим, распространение волн всех четырех составляющих единого электродинамического поля в асимптотике металлов подчиняется теоретич е ски хорошо изученному закону для плоских волн ЭМ поля в м е таллах [6]. Подводя окончательный итог проведенным исследованиям, следует отметить, что именно уравнения системы (2) поля ЭМ векторного потенци а ла описывают волны, переносящие в пространстве поток момента ЭМ и м пульса, которые еще со времен Пойнтинга безуспешно пытаются описать с помощью уравнений ЭМ поля (1) (см., например, р е зультаты анализа в статье [ 7 ]). При этом сами по себе волны ЭМ векторного потенциала принципиал ь но не способны переносить энергию, п о скольку в уравнениях (2) поля и отсутствуют. В этой связи укажем на пионерские работы [ 8 ], где обсу ж даются неэнергетическое (информационное) взаимодействие поля векторн о го потенциала со средой при передаче в ней таких волн и способ их детект и рования посредством эффекта, аналогичного эффекту Ааронова-Бома. Одн а ко, как показано в настоящей работе, распространение волн ЭМ векторного потенциала в принципе невозможно без присутствия их сопровождающих волн ЭМ поля (см. соотношения (5)) и соответс т венно наоборот. Обобщая полученные результаты, приходим к выводу о том, что ук а занные выше составляющие единого поля, распространяющиеся в свободном пространстве посредством поперечных волн, существуют совместно и одн о временно, в неразрывном функциональном единстве. Следовательно, с о б щей точки зрения совокупность полей, определяемых соотношением (5), действительно является четырехкомпонентным векторным электродинам и ческим полем , распространяющимся в пространстве в виде единого волнов о го процесса, а потому с концептуальной точки зрения разделение единого электродинамического поля на составляющие его поля в определенной м е ре условно. Однако с позиций общепринятых физических пре д ставлений и реальной практики аналитического описания явлений Пр и роды разделение указанного единого поля на двухкомпонентные составляющие в виде эле к трического, магнитного, электромагнитного и ЭМ векто р ного потенциала полей однозначно необходимо и, безусловно, удобно, п о скольку диктуется объективным существованием конкретных электромагнитных явлений и процессов, реализуемых посредством рассматриваемых здесь п о лей. Литература: 1. Сидоренков В.В. // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2006. № 1. С. 28-37. 2. Сидоренков В.В. // Труды XX Международной школы-семинара «Н о вые магнитные материалы микроэлектроники». М.: МГУ, 2006. С. 123-125; // М а териалы V I I Международной конференции «Действие электромагнитных п о лей на пластичность и прочность материалов». Ч. 1. Воронеж: ВГТУ, 2007. С. 93-104; // Материалы IX Международной конференции «Ф и зика в системе современного образования». Санкт-Петербург: РГПУ, 2007. Т. 1. Секция “Профессиональное физическое образ о вание”. С. 127-129. 3. Сидоренков В.В. // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2005. № 2. С. 35-46. 4. Сидоренков В.В. // http://revolution.allbest.ru/physics/00021495.html . 5. Сид о ренков В.В. // http://revolution.allbest.ru/physics/00021856.html . 6. Матвеев А.Н. Электрод и намика. М.: Высшая школа, 1980. 383 с. 7 . Соколов И.В. // УФН. 1991. Т. 161. № 10. С. 175-190. 8 . Чирков А.Г., Агеев А.Н. // ФТТ. 2002. Т. 44. Вып. 1. С. 3-5; 2007. Т. 49. Вып. 7. С. 1217-1221.
1Авиация и космонавтика
2Архитектура и строительство
3Астрономия
 
4Безопасность жизнедеятельности
5Биология
 
6Военная кафедра, гражданская оборона
 
7География, экономическая география
8Геология и геодезия
9Государственное регулирование и налоги
 
10Естествознание
 
11Журналистика
 
12Законодательство и право
13Адвокатура
14Административное право
15Арбитражное процессуальное право
16Банковское право
17Государство и право
18Гражданское право и процесс
19Жилищное право
20Законодательство зарубежных стран
21Земельное право
22Конституционное право
23Конституционное право зарубежных стран
24Международное право
25Муниципальное право
26Налоговое право
27Римское право
28Семейное право
29Таможенное право
30Трудовое право
31Уголовное право и процесс
32Финансовое право
33Хозяйственное право
34Экологическое право
35Юриспруденция
36Иностранные языки
37Информатика, информационные технологии
38Базы данных
39Компьютерные сети
40Программирование
41Искусство и культура
42Краеведение
43Культурология
44Музыка
45История
46Биографии
47Историческая личность
 
48Литература
 
49Маркетинг и реклама
50Математика
51Медицина и здоровье
52Менеджмент
53Антикризисное управление
54Делопроизводство и документооборот
55Логистика
 
56Педагогика
57Политология
58Правоохранительные органы
59Криминалистика и криминология
60Прочее
61Психология
62Юридическая психология
 
63Радиоэлектроника
64Религия
 
65Сельское хозяйство и землепользование
66Социология
67Страхование
 
68Технологии
69Материаловедение
70Машиностроение
71Металлургия
72Транспорт
73Туризм
 
74Физика
75Физкультура и спорт
76Философия
 
77Химия
 
78Экология, охрана природы
79Экономика и финансы
80Анализ хозяйственной деятельности
81Банковское дело и кредитование
82Биржевое дело
83Бухгалтерский учет и аудит
84История экономических учений
85Международные отношения
86Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
87Финансы
88Ценные бумаги и фондовый рынок
89Экономика предприятия
90Экономико-математическое моделирование
91Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Подушка и кровать - они такие, да. Им человека завалить - раз плюнуть.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, курсовая по физике "Единое электродинамическое поле", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2017
Рейтинг@Mail.ru