Читать реферат по математике: "Гипотетическое построение систем уравнений полевой теории стационарных явлений электромагнетизма" Страница 1

(Назад) (Cкачать работу)

Гипотетическое построение систем уравнений полевой теории стационарных явлений электромагнетизма

Полевая концепция природы электричества является фундаментом классической электродинамики и базируется на признании факта взаимодействия разнесенных в пространстве электрических зарядов посредством электромагнитных (ЭМ) полей. Покажем, что уравнения полевой теории стационарных явлений электромагнетизма можно получить гипотетически, ориентируясь всего лишь на несколько основных эмпирических законов в этой области знаний.

Исходным эмпирическим законом в учении об электричестве, как известно [1], является закон Кулона взаимодействия неподвижных точечных электрических зарядов, на основе которого цепочкой физически логичных рассуждений составим систему последовательно связанных между собой полевых уравнений электростатики:

(a) , (b) , (1)

(c) , (d) ,

гдеи- абсолютные диэлектрическая и магнитная проницаемости среды, соответственно. Здесь в первом уравнении (1a) аналитически сформулировано прямое следствие формулы закона Кулона – условие потенциальности электростатического поля. В следующем уравнении (1b) рассматривается математическое свойство структуры поля взаимодействия зарядов в законе Кулона , когда поток такого поля через произвольную замкнутую поверхность равен константе (так называемая теорема Гаусса). Физически это уравнение описывает следствие явления электрической поляризации, в виде отклика материальной среды на наличие в данной точке стороннего электрического заряда ( – объемная плотность стороннего заряда) либо на воздействие внешнего электрического поля. Поскольку дивергенция ротора любого векторного поля тождественно равна нулю, то из уравнения (1b) для областей среды с локальной электронейтральностью () непосредственно следует третье уравнение (1c), показывающее, что эффект электрической поляризации материальной среды принципиально сопровождается вихревым полем электрического векторного потенциала . Последнее уравнение (1d) – это условие кулоновской калибровки, обеспечивающее чисто вихревой характер поля вектора .

Как видим, уравнения обсуждаемой системы рассматривают области пространства, где присутствует только статическое электрическое поле, структурно реализуемое, согласно уравнению (1c), двумя векторными взаимно ортогональными полевыми компонентами: электрической напряженностьюи векторным электрическим потенциалом . Формально право на существование именно такой структуры электрического поля иллюстрируется логикой проведенных рассуждений и видом полученных уравнений, однако однозначным аргументом объективности данного факта служит следующее из уравнений (1) соотношение энергетического баланса для потока электрической энергии:

(2)

Как видим, перенос извне в данную точку пространства потока электрической энергии (левая часть соотношения (2)) действительно осуществляется двумя компонентами электрического поля посредством потокового вектора , что и обеспечивает энергетику процесса электрической поляризации среды (правая часть соотношения (2)).

Продолжим далее нашу цепочку логических рассуждений, позволяющую получить теперь систему последовательно связанных между собой полевых уравнений, описывающих посредством

Похожие работы