Реферати українською » Физика » Про реальну структурі електромагнітного поля і його характеристики розповсюдження у вигляді плоских хвиль.


Реферат Про реальну структурі електромагнітного поля і його характеристики розповсюдження у вигляді плоских хвиль.

Про РЕАЛЬНОЇСТРУКТУРЕЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ ТА ЙОГОХАРАКТЕРИСТИКАХРАСПРОСТРАНЕНИЯ УВИДЕПЛОСКИХВОЛН

В.В.Сидоренков
МДТУ їм.Н.Э. Баумана

 

Встановлено реальна структура електромагнітного поля, цевекторноечетирехкомпонентноеелектродинамическое полі, що складається з функціонально пов'язаних між собою складових полів: електричної і магнітної напруженості, електричного і магнітного векторного потенціалу. Розглядається фізично очевидний принципова питання параметрах і характеристиках поширення хвиль конкретних складових реального електромагнітного поля.

Нині встановлено, що стосовно повноти охоплення в описах можна побачити в Природі явищ електромагнетизму, поруч із звичайній системою рівнянь електродинаміки Максвелла електромагнітного (>ЭМ) поля з компонентами електричної і магнітної напруженості [1]:

(a) , (b) , (1)

(з) , (>d) ,

є й інші системи польових рівнянь [2 - 4], концептуально необхідні під час аналізу і адекватному реальності фізико-математичному моделюванні електродинамічних процесів в матеріальних середовищах. Рівняння у тих інших системах розглядають такі області простору, де є або тільки поліЭМ векторного потенціалу з допомогою електричної і магнітної компонентами:

(a) , (b) , (2)

(з) , (>d) ;

або електричне полі з компонентами і :

(a) , (b) , (3)

(з) , (>d) ;                                    

або, нарешті, магнітне полі з компонентами і :

(a) , (b) , (4)      

(з) , (>d) .        

Тут і  - абсолютнідиелектрическая і магнітна проникності середовища, відповідно, - питома електрична провідність, - стала часу релаксації заряду серед з допомогою електропровідності.

Основна і відмінна риса рівнянь систем (2) – (4) тоді як традиційними рівняннями МаксвеллаЭМ поля (1) з фізичною погляду у тому, що вони, використовуючи ставлення до поліЭМ векторного потенціалу, здатні послідовно описати розмаїття електродинамічних явищнетепловой природи в матеріальних середовищах, визначених електричної чи магнітної поляризацією і передачею середовищі моментуЭМ імпульсу, зокрема, що реалізуються процесі електричної провідності [4, 5] .

Принципово і відчутно тут те, всі ці системи електродинамічних рівнянь, зокрема, і системи (1) для локальноелектронейтральних середовищ () безпосередньо взято з фундаментальних вихідних співвідношень первинної взаємозв'язкуЭМ поля і нивиЭМ векторного потенціалу [2 - 4]:

(a) , (b) , (5)         

(з) , (>d) .  

Вочевидь, що представлена система співвідношень може стати основою для інтерпретації фізичного сенсу поляЭМ векторного потенціалу [3], з'ясування його ролі й місця у явищах електромагнетизму. Проте найголовніше й побачивши унікальне у яких те, всі разом ці співвідношення є систему базових диференційних рівнянь, що описують незвичне з погляду загальноприйнятих позицій вихровевекторное полі, перебуває з чотирьох функціонально пов'язаних між собою вихрових векторних компонент , ,  і , яке умовно назвемо реальне електромагнітне полі

Об'єктивність існування зазначеного поля однозначно ілюструється зазначеними системами рівнянь (1) – (4) і одержуваними їх співвідношеннями балансу:

для потокуЭМ енергії з рівнянь системи (1)

,               (6)

для потоку моментуЭМ імпульсу з рівнянь системи (2)

>div,                 (7)

для потоку електричної енергії з рівнянь системи (3)

>div,                      (8)

і, нарешті, для потоку магнітної енергії з рівнянь системи (4)

>div.                  . (9)

Як кажуть, співвідношення (5) справді варто вважати фундаментальними рівняннями зв'язку компонент реального електромагнітного поля, що базується на вихідної своєї складової - полі векторного потенціалу, що складається з двох взаємно ортогональних електричної і магнітної  векторних польових компонент. У цьому полі векторного потенціалу своїм існуванням реалізує функціонально пов'язані з нею інші складові єдиного поля: електромагнітне полі звекторними компонентами і , електричне полі з компонентами і , магнітне полі з компонентами і .

Цікаво, що обговорювана тут структура і взаємозв'язок складових реального електромагнітного поля зберігається у статичноїасимптотике. Логіка побудови систем польових рівнянь для стаціонарних складових даного поля і аналіз фізичного змісту таких рівнянь викладено, наприклад, у роботі [6].

Форма представлених систем рівнянь (1) – (4) говорить про існуванні хвильових рішень всім компонентЭМ поля , ,  і . У цьому переконатися, узявши, звісно ж, ротор одного з роторних рівнянь будь-який системи, і після чого підставити до нього іншероторное рівняння тієї ж системи. Наприклад, як ілюстрацію одержимо системі (2) хвилеве рівняння щодо

 .

Тут, відповідно до (>2c), , - операторЛапласа, а -фазовая швидкість поля хвилі за відсутності поглинання. Отже, цим описуються хвилі для конкретної складової реального електромагнітного поля у вигляді одній з парних комбінацій чотирьох зазначених хвильових рівнянь. У результаті виникає фізично питання, що за хвилі, і є характеристики їх поширення?

У цьому розглянемо хвильової пакет пласкою лінійно поляризованої, наприклад, електричної хвилі, що розпросторюється вздовж осі >0X з компонентами і системи (3) або магнітної хвилі з компонентами і системи (4), які уявімо комплексними спектральними інтегралами. Тоді, наприклад, для рівнянь електричного поля (3) зазначені інтеграли мають вигляд:

 і , (10)

що й - комплексні амплітуди.

Підставляючи в рівняння (>3a) і (>3c), дійшли співвідношенням і . Відповідна підстановка аналогічних (10) з дитинства інтегралів для магнітного поля  й у рівняння (4а) і (>4c) зіпсований і . Отже, отримуємо для обох систем загальне їм вираз:

У даному випадку середовища ідеальногодиелектрика () з урахуванням формули для обох систем з слід звичайнедисперсионное співвідношення [1], яке описує однорідні плоскі хвилі електричного чи магнітного полів. У цьому зв'язок комплексних амплітуд компонент зазначених хвильових полів має специфічний вид:

 і .

Специфіка у тому, що з поширенні в діелектричним середовищі компоненти поля зсунуто між собою за фазою на/2. Звісно, математично даний результат тривіальний, оскільки компоненти поляЭМ напруження й поля векторного потенціалу пов'язані між собою у вигляді похідною за часом (див. співвідношення (>5c) і (>5d)). Проте концептуально з фізичною погляду це зненацька і вимагає всебічного аналізу.

Задля справедливості слід зазначити, що про можливість реального існування суто магнітної поперечної хвилі з цими двома її компонентами і , зрушеними для розповсюдження за фазою на/2, офіційно як пріоритету для відкриття заявивДокторович ще 1980 року, і це факт разом з дивною заповзятливістю, гідним кращого застосування, безуспішно намагається донести її до інших, посилаючись на можливість пріоритет, і свою статтю на цю тему, скрізь публікується багато років (наприклад, [7]). Сумно, але Час - вищий суддя, що саме воно розставить всіх і всі на місця! Сподіватимемося, що незалежне підтвердження цього наукового досягненняДокторовича у представленому тут дослідженні для нього серйозної підтримкою спілкуванні з опонентами.

Відповідні аналогічні вищенаведеним міркування сьогодні вже для >ЭМ поля з компонентами і системи (1) й у поля векторного потенціалу з компонентами і системи (2) дають остаточно співвідношення , і , . У результаті тих двох систем рівнянь знову отримуємо стандартне вираз:

Для діелектричним середовища ()дисперсионное співвідношення для хвильових рішень рівнянь систем (1) і (2) також звичайне , що описує режим поширення компонент поляЭМ напруженості та поля векторного потенціалу до вигляді однорідних пласких хвиль. У цьому зв'язок комплексних амплітуд рішень системи (1) має стандартний вид [1] і системи (2), не бажаючи хвильові рішення описують хвилі, компоненти поля якихсинфазно поширюються у просторі. Причому, відповідно до співвідношенням (>5c) і (>5d), хвилі поляЭМ напруженості зсунуто за фазою на/2 від хвиль векторного потенціалу, що призводить до вищевказаної певної специфіці поведінці компонент полів електричної і магнітної хвиль.

Легко переконатися, що з проводить середовища () васимптотике металів ()дисперсионное співвідношення всім систем рівнянь має звичайний у разі вид [1], де . Тоді зв'язку комплексних амплітуд запишуться для систем (3) і (4) як і , а (1) і (2) і .

Як кажуть, у разі поширення хвиль всіх чотирьох складових реального електромагнітного поля  підпорядковується теоретично добреизученному закону для пласких хвильЭМ поля була в металах [1], коли хвильові рішення проводить середовища мають вигляд експоненціально затухали у просторі пласких хвиль зі зсувом фази між компонентами на/4.

Отже, можна вважати, ми змогли провести серйозну концептуальну модернізацію основних поглядів про структуру і властивості електромагнітного поля була в класичної електродинаміки, де, зокрема, показано, що, в Природі немає електричного, магнітного або інший складової реального електромагнітного поля з одного польовий компонентом. Структурно ці чотири складові принципово складаються з цих двох векторних взаємно ортогональних польових компонент, внаслідок чого для конкретної складової реалізується об'єктивно необхідний спосіб її існування, принципова єдина можливість поширення у вигляді потоку відповідної фізичної величини, у разі динамічних полів - у вигляді поперечних хвиль.

Узагальнюючи отримані результати, доходимо висновку у тому, що сукупність полів, обумовлена співвідношеннями (5), справді є >четирехкомпонентнимвекторним електромагнітним полем, що поширюється у просторі у вигляді єдиного хвильового процесу, тож саме від концептуальної погляду поділ реального електромагнітного поля на складові його поля була в певною мірою умовно. Проте якщо з позицій загальноприйнятих фізичних уявлень, і практики аналітичного описи явищ електромагнетизму поділ цього поля надвухкомпонентние складові як електричного, магнітного, електромагнітного і векторного потенціалу полів однозначно необхідне й, безумовно, зручно, оскільки диктується об'єктивним існуванням конкретних електромагнітних явищ і процесів, реалізованих у вигляді аналізованихдвухкомпонентних складових. До речі, щодо запропонованого назви обговорюваного тут електродинамічного поля. На думку, очевидно, що серйозні проблеми на повинен виникнути, тоді як перспективі обговорюване полі збереже у себе і традиційне нинішнє назваелектромагнітне полі.


Література:

1. Матвєєв О.Н. >Электродинамика. М.: Вищу школу, 1980. 383 з.

2. >Сидоренков В.В. Узагальнення фізичних поглядів на векторних потенціалах у "класичній електродинаміки // Вісник МДТУ їм.Н.Э. Баумана.Сер. Природні науки. 2006. № 1. З. 28-37.

3. >Сидоренков В.В. Фізичні основи теорії поля векторних потенціалів у "класичній електродинаміки // Матеріали IX Міжнародної конференції «Фізика у системі сучасної математичної освіти». Санкт-Петербург:РГПУ, 2007. Т. 1. Секція “Професійне фізичне освіту”. З. 127-129.

4. >Сидоренков В.В. Фундаментальні основиелектродинамической теоріїнетеплового дії електромагнітних полів на матеріальні середовища // Вісник Воронезького державного технічного університету. 2007.Т.3. № 11.С.75-82.

5. >Сидоренков В.В. Розвиток фізичних поглядів на процесі електричної провідності в металах // Вісник МДТУ їм.Н.Э. Баумана.Сер. Природні науки. 2005. № 2. З. 35-46.

6.  >Сидоренков В.В. Гіпотетична побудова рівнянь теорії поля стаціонарних електромагнітних явищ //XLIV Всеросійська конференція з проблем математики, інформатики, фізики та хімії: Тези доповідей. Секція «Теоретична фізика». М.:РУДН, 2008. З. 96-97.

7. >ДокторовичЗ.И. Непереконливість теорії електромагнетизму і вихід із глухого кута // >http://>sciteclibrary/rus/catalog/pages/4797.html.


Схожі реферати:

Навігація