Библиотека Рефераты Курсовые Дипломы Поиск
Библиотека Рефераты Курсовые Дипломы Поиск
сделать стартовой добавить в избранное
Кефирный гриб на сайте www.za4et.net.ru

Физика Физика

Уравнения и характеристики распространения волн реального электромагнитного поля

Гуашь "Классика", 12 цветов.
Гуашевые краски изготавливаются на основе натуральных компонентов и высококачестсвенных пигментов с добавлением консервантов, не
170 руб
Раздел: 7 и более цветов
Чашка "Неваляшка".
Ваши дети во время приёма пищи вечно проливают что-то на ковёр и пол, пачкают руки, а Вы потом тратите уйму времени на выведение пятен с
222 руб
Раздел: Тарелки
Ночник-проектор "Звездное небо и планеты", фиолетовый.
Оригинальный светильник - ночник - проектор. Корпус поворачивается от руки. Источник света: 1) Лампочка (от карманных фонариков) 2) Три
330 руб
Раздел: Ночники

В.В. Сидоренков МГТУ им. Н.Э. Баумана Обсуждаются уравнения, структура и параметры реального электромагнитного поля состоящего из функционально связанных между собой четырех полевых векторных компонент: электрической и магнитной напряженностей, электрического и магнитного векторного потенциала, перемещающихся в пространстве совместно посредством единого волнового процесса. Считается, что все известные явления электромагнетизма обусловлены существованием и взаимодействием с материальными средами электромагнитного (ЭМ) поля, имеющего две векторные компоненты электрической и магнитной напряженности. При этом свойства этого поля физически полно и математически исчерпывающе описываются системой взаимосвязанных электродинамических уравнений, первоначальная форма и структура которых была сформулирована Максвеллом . К сожалению, Максвелл ушел из жизни рано (в 48 лет), и свои гениальные уравнения он так и не успел привести в единую логическую систему. Поэтому при жизни его электродинамическая теория ЭМ поля не нашла должного признания в научной среде, более того, у большинства коллег отношение к ней было весьма оппозиционным, вплоть до полного неприятия: она считалась непонятной, математически нестрогой и логически необоснованной. Как отголоски прошлого и сегодня можно услышать разговоры о некоем примитивном «механическом» методе построения Максвеллом своих уравнений, хотя в явном виде в его главной работе этого нет. Без преувеличения можно сказать, что для физика, инженера и преподавателя «Трактат об электричестве и магнетизме» Максвелла является бесценным информационным и методическим пособием, библией электромагнетизма, а для пытливого студента еще и физическими основами математического анализа. Впоследствии, после триумфа теории Максвелла - открытия ЭМ волн (Герц, 1888 г.), первоначальная структура максвелловских уравнений была модернизирована Герцем, Хевисайдом и Эйнштейном, где новации заключались по существу лишь в уменьшении числа основных исходных уравнений. Но если говорить о положительном эффекте такой модификации, то их неоценимая заслуга состояла в методической и математической проработке этой теории. Предложенные «альтернативные» уравнения стали концептуально обозримы, логически более последовательны, имели удобный векторный вид и в определенной мере законченную форму, а в результате теория Максвелла приняла прозрачный в восприятии и современный при ее использовании вид. В современном окончательном виде именно эту модернизированную систему уравнений: (a) , (b) , (1) (c) , (d) после ряда промежуточных названий и стали называть уравнениями Максвелла классической электродинамики . Здесь – постоянная времени релаксации электрического заряда в среде за счет ее электропроводности. Но в своем развитии научная мысль динамична, и вскоре наступило время возникновения, становления и бурного развития теории микромира, а потому основной научный интерес физиков был перенесен в эту новую, модную область изучения загадок Природы. В итоге после работ Максвелла развитием классической электродинамики физики по существу не занимались, но она перешла в руки инженеров, задача которых принципиально иная.

Ведь психологически по образованию профессиональные интересы инженера не направлены на развитие физической науки, его цель – внедрение достижений этой науки в новых конкретных устройствах и разработка различных ее технических применений. По этой причине, несмотря на грандиозный технический прогресс, уже многие десятилетия классическая электродинамика и родственные ей науки находятся в концептуальном застое. Как бы тому иллюстрацией сегодня повсеместно с помпой категорически утверждается, что данная область физического знания наиболее полно разработана во всех ее аспектах и ее современный уровень является вершиной человеческого гения. В этой связи попытаемся критически, но по возможности конструктивно проанализировать базовые основы классической электродинамики, которыми, по словам Герца, являются именно уравнения Максвелла. Как видим, эти уравнения рассматривают области пространства, где присутствует ЭМ поле, структурно реализуемое, согласно уравнениям (1а) и (1c), посредством динамически связанных между собой двух векторных взаимно ортогональных полевых компонент: электрической и магнитной напряженности. Следующее уравнение (1b) описывает результат явления электрической поляризации в виде отклика материальной среды на наличие в данной точке стороннего электрического заряда ( – объемная плотность стороннего заряда) либо на воздействие на среду внешнего электрического поля (). Соответственно, уравнение (1d) характеризует магнитную поляризацию. Важнейшим фундаментальным следствием уравнений Максвелла служит тот факт, что компоненты ЭМ поля и распространяются в пространстве в виде электродинамических волн. Например, из (1а) и (1c) получим волновое уравнение для поля электрической напряженности : . Аналогично можно получить волновое уравнение для магнитной напряженности . Видно, что скорость распространения этих волн определяется только электрическими и магнитными параметрами пространства среды: , и , в частности, в отсутствие поглощения () скорость . С целью ответа на вопрос, какие это волны, и что они переносят, обратимся к закону сохранения энергии, аналитическая формулировка которого непосредственно следует из уравнений Максвелла (1) в виде так называемой теоремы Пойнтинга: . (2) Согласно (2), поступающий извне поток ЭМ энергии, определяемый вектором Пойнтинга , идет на компенсацию в данной точке среды джоулевых (тепловых) потерь в процессе электропроводности и на изменение электрической и магнитной энергий, либо наоборот, указанные процессы вызывают излучение наружу потока ЭМ энергии. При этом реализующий энергетику данного процесса вектор Пойнтинга плотности потока ЭМ энергии , связанный с вектором объемной плотности ЭМ импульса , отличен от нуля только там, где одновременно присутствуют электрическая и магнитная компоненты ЭМ поля, векторы и которых неколлинеарны. Обсудим характеристики распространения ЭМ поля в виде плоской линейно поляризованной волны в однородной изотропной материальной среде. С точки зрения большей общности при анализе характеристик распространения указанного поля обычно значительно удобней использовать не волновые уравнения, а напрямую – сами уравнения системы (1), являющиеся по сути дела первичными уравнениями ЭМ волны.

Для этого рассмотрим пакет указанной волны, распространяющийся вдоль оси x с компонентами и , которые представим комплексными спектральными интегралами: и , где и – комплексные амплитуды. Подставляя их в уравнения Максвелла (1a) и (1c), приходим к соотношениям и . В итоге получаем для уравнений системы (1) выражение: . В конкретном случае среды идеального диэлектрика () с учетом формулы из следует обычное дисперсионное соотношение , описывающее однородные плоские волны ЭМ поля. При этом связь комплексных амплитуд в волновых решениях системы уравнений (1) представится в виде , а сами решения описывают волну, полевые компоненты и которой синфазно () распространяются в пространстве. Поскольку суть электромагнетизма – это взаимодействие ЭМ поля с материальной средой, то его анализ обычно сводится к стремлению описать энергетику ЭМ явлений. Обратимся и мы к соотношению энергетического баланса (2), которое для среды идеального диэлектрика запишется в виде: . (3) Для анализа нам вполне достаточно рассмотреть, как выполняется выражение (3) для плоской монохроматической ЭМ волны, полевые компоненты которой, согласно волновым решениям уравнений Максвелла, в свободном пространстве без потерь при распространении совершают синфазные колебания: и . Подставляя эти выражения в соотношение (3), окончательно получаем: . (4) Здесь весьма странно то, что, согласно , равные по величине электрическая и магнитная энергии хотя и распространяются совместно, но без видимой связи друг с другом. Кстати, в случае электро- и магнитостатики эти энергии в принципе раздельны и независимы. Таким образом, необходимо напрашивается вывод об объективности существования чисто электрической и магнитной энергий, при отсутствии каких-либо оснований считать, что распространение ЭМ волны реализуется посредством взаимной перекачки одной энергии в другую. Но тогда становится совершенно неясным, что же такое, казалось бы, очевидное для каждого понятие ЭМ энергии, а также каков реальный механизм волнового переноса всех этих видов энергии. Итак, решение уравнений электродинамики Максвелла для ЭМ волны не отвечает обычным физическим представлениям о распространении энергии посредством волн в виде процесса взаимного преобразования во времени в данной точке пространства энергии одной компоненты поля в энергию другой его компоненты. Следовательно, электродинамические уравнения (1) описывают необычную, весьма странную волну, которую логично назвать псевдоволной, поскольку, с одной стороны, синфазные компоненты волны в принципе не способны переносить энергию, а с другой – перенос ЭМ энергии реально наблюдается, более того, это явление широко и всесторонне используется на практике, определяя многие аспекты жизни современного общества. Таким образом, имеем парадокс, существующий, как это ни странно, уже более века. Поражает здесь то, что традиционная логика обсуждения переноса ЭМ энергии такова, что проблемы как бы и нет, всем все понятно. И действительно, из соотношения для амплитуд в волновых решениях уравнений системы (1) формально следует закон сохранения энергии , хотя, как установлено выше, синфазные волны энергетически несостоятельны.

Им была высказана гениальная догадка о том, что переменное электрическое поле порождает магнитное поле, как и обычный электрический ток (гипотеза о токе смещения). К 1869 все основные закономерности поведения электромагнитного поля были установлены и сформулированы в виде системы четырех уравнений, получивших название Максвелла уравнений. Из уравнений Максвелла следовал фундаментальный вывод: конечность скорости распространения электромагнитных взаимодействий. Это главное, что отличает теорию близкодействия от теории дальнодействия. Скорость оказалась равной скорости света в вакууме: 300000 км/с. Отсюда Максвелл сделал заключение, что свет есть форма электромагнитных волн. Работы по молекулярно-кинетической теории газовЧрезвычайно велика роль Максвелла в разработке и становлении молекулярно-кинетической теории (современное название - статистическая механика). Максвелл первым высказал утверждение о статистическом характере законов природы. В 1866 им открыт первый статистический закон - закон распределения молекул по скоростям (Максвелла распределение)

1. Единое электродинамическое поле и его распространение в виде плоских волн

2. Христианство и его распространение в мире

3. Производство поливинилхлорида и его основные свойства

4. Акридон. Его получение, свойства и применение

5. Характеристика групповых процессов

6. Характеристика инфляционных процессов в РФ в 1992-1997 гг.
7. Роль політичного, громадського і військового діяча Юзефа Пілсудського в політичній розбудові Польщі
8. Характеристика познавательных процессов и их роль в формировании картины мира человека

9. Общая характеристика технологических процессов обеспечения работоспособности автомобилей

10. Общая характеристика инфляционных процессов в России

11. Электромагнитное поле и его влияние на здоровье человека

12. Основные характеристики электромагнитных излучений (полей)

13. Анализ и решение проблемы переноса энергии волнами электромагнитного поля

14. О парадоксе существования волн электромагнитного поля и их способности переноса полевой энергии

15. Влияние электромагнитного поля на живые организмы и защита от вредного воздействия электромагнитного поля

16. Электромагнитные волны

Щётка "York. Престиж", с резиновой щетиной и черенком.
Щетка "Prestige" с мягкой резиновой щетиной и со специальной резиновой кромкой, легко очищает поверхность. Она легко смывается
467 руб
Раздел: Щётки для пола, веники
Светильник LED "Снеговик" (цвет: серебристый, 15 см).
Такой абажур станет отличным дополнением интерьера комнаты во время волшебных новогодних праздников. Его можно поставить на полку или же
426 руб
Раздел: Необычные светильники
Экспресс-скульптор "Эврика", средний.
Настоящее искусство в Ваших руках! Экспресс-скульптор - это не только стимулятор творческих способностей, но и точечный
943 руб
Раздел: Антистрессы

17. Шкала электромагнитных волн

18. Исследование явления дисперсии электромагнитных волн в диэлектриках

19. Основоположник учения об электромагнитном поле

20. Дискретность электромагнитных волн

21. Продольные электромагнитные волны

22. Диапазоны электромагнитных волн: Мириаметровые волны (СДВ)
23. Модель рассеяния электромагнитной волны параллелепипедом из диэлектрика с потерями
24. Электромагнитные волны

25. Измерения параметров электромагнитных волн на сверхвысоких частотах

26. Электромагнитные волны

27. Свет – электромагнитная волна. Скорость света. Интерференция света. Стоячие волны.

28. Шкала электромагнитных волн.

29. Теория электромагнитных полей

30. Безопасность электромагнитных полей

31. Электромагнитные, электрические и магнитные поля. Статическое электричество

32. Электромагнитные поля радиочастот

Набор бутылочек для кормления Avent "Natural" (2 штуки по 260 мл), от 1 месяца.
Бутылочка помогает легче совмещать грудное вскармливание и кормление из бутылочки. Благодаря инновационному дизайну малышу теперь легче
916 руб
Раздел: Бутылочки
Скетчбук. Гарри Поттер. Хогвартс.
Да начнется магия! Новые скетчбуки прямиком из величайшей вселенной Гарри Поттера! Откройте магический блокнот для рисования, и он станет
322 руб
Раздел: Блокноты художественные
Асборн - карточки. Тренируем зрение.
Набор карточек «Тренируем зрение» создан при поддержке ведущих офтальмологов специально для профилактики утомляемости глаз,
389 руб
Раздел: Прочие

33. Интерференционное туннелирование полей волн произвольной физической природы и перспективы его технических применений

34. О проблеме реализации единства существования статических компонент электромагнитного поля

35. Аксиоматическое построение основных уравнений теории реального электромагнитного поля

36. Защита от электромагнитных полей

37. Средства защиты от электромагнитных полей радиочастот и от действия инфракрасного излучения

38. Электромагнитные поля и их воздействие на окружающую среду
39. Влияние физических факторов на организм человека (на примере электромагнитных волн)
40. Биотропные параметры магнитных полей. Влияние естественных электромагнитных полей на живые организмы и механизмы воздействия

41. Поляризация электромагнитной волны

42. Экранирование электромагнитных полей, узлов радиоэлектронной аппаратуры и их соединений. Материалы для экранов

43. Продольные электромагнитные волны

44. Экспериментальное исследование явления электромагнитной индукции и практическое его применение

45. Электромагнитные волны

46. Гражданская оборона: устойчивость лаборатории к воздействию Электромагнитного Импульса(ЭМИ)

47. Парламент Великобритании и его основные характеристики. Функции палат

48. Биография Александра Дюма. Характеристика его романа "Учитель фехтования"

Коврик массажный "Первые шаги" от 9 месяцев.
Массажные коврики представляют собой отдельные модули, которые соединяются между собой по принципу "пазл". Массажные элементы,
1368 руб
Раздел: Коврики
Подгузники Libero Comfort (5+), Maxi+, 10-16 кг, 56 штук.
Тянущиеся боковики и эластичный поясок FreeFlex обеспечивают более плотное прилегание подгузника, тем самым препятствуют его протеканию. А
559 руб
Раздел: Более 11 кг
Веселый колобок.
Веселый колобок станет любимой игрушкой вашего малыша! Ребенок сможет катать его по полу, как мячик, и слушать забавные звуки и мелодии.
327 руб
Раздел: Прочие

49. Понятие алгоритма, его свойства. Описание алгоритмов с помощью блок схем на языке Turbo Pascal

50. Корень n-ой степени и его свойства. Иррациональные уравнения. Степень с рациональными показателем

51. Тепловое излучение, его характеристики и их измерение

52. Методика преподавания темы “Электромагнитные колебания” в средней школе с использованием компьютерных технологий

53. Топливо. Его виды и характеристика. Области эффективного использования. Топливный баланс страны

54. Влияние среды распространения на точностные характеристики оптических измерительных систем
55. Электромагнитная совместимость сотовых сетей связи
56. Экспериментальные исследования электромагнитной индукции (№28)

57. Цвет и его свойства

58. Свойства алюминия и его сплавов

59. Исследование свойств хрома и его соединений

60. Кислород. Его свойства и применение

61. Рынок ценных бумаг и его характеристика

62. Павел Шиллинг - изобретатель электромагнитного телеграфа

63. К методике изложения темы об электромагнитном излучении в преподавании физики

64. Комплексное лечение квантовой и электромагнитной терапией

Качели детские деревянные "Гномик".
Качели можно использовать как на улице, так и в помещении. Нейлоновые веревки крепятся с помощью удобных колец и с легкостью выдерживают
469 руб
Раздел: Качели, кресла-качалки, шезлонги
Стул детский Ника "СТУ3" складной, мягкий (рисунок: машинки).
Особенности: - стул складной; - предназначен для детей от 3 до 7 лет; - металлический каркас; - на ножках стула установлены пластмассовые
562 руб
Раздел: Стульчики
Настольная игра "Матрешкино".
Простая и понятная даже маленьким детям, она увлечёт и взрослых. Игроки наперегонки ищут нужную матрёшку, чтобы повторить её жест. Кто
357 руб
Раздел: Карточные игры

65. Свойства метанола и его водных растворов

66. Політична культура як рівнева характеристика розвитку політичної системи суспільства

67. Западноевропейский абсолютизм: его типологизация и общая характеристика

68. Восприятие, его виды и свойства

69. Вывод и анализ формул Френеля на основе электромагнитной теории Максвелла

70. Некоторые характеристики и свойства микрообъектов
71. Шкала электромагнитных излучений
72. Экспериментальные исследования электромагнитной индукции.

73. Изучение электромагнитного излучения, создаваемого персональным компьютером

74. Анализ свойств товаров и его значение для выбора маркетинговой стратегии фирмы

75. Классификация ассортимента, характеристика видов и потребительских свойств строительных материалов для остекления

76. Государство и его формы как основные конституционно-правовые характеристики

77. Электромагнитные излучения (ЭМИ)

78. Пол и формирование его признаков у гуппи

79. Влияние природы углеродных наполнителей на свойства и эксплуатационные характеристики обожженных анодов

80. Инициирование деэмульгирующих свойств реагентов физическими полями

Кружка "Котик белый".
Смешная щурящаяся мордочка кота и его маленькие ушки - вот, что делает эту кружку такой неотразимо милой! Округлая, сужающаяся кверху
367 руб
Раздел: Кружки
Магнитная игра "Пингвины на параде".
Если вы любите игру «Пингвины на льдине», то вам придется по вкусу и эта игра! Это новое магнитное путешествие маленьких забавных
512 руб
Раздел: Игры на магнитах
Набор для специй "Золотая Серена", 2 предмета+салфетница, 23x6,5x9 см.
Набор для специй из 2 предметов и салфетницы на деревянной подставке. Размер: 23x6,5x9 см. Материал: керамика.
318 руб
Раздел: Прочее

81. Функциональные сбои персонального компьютера при воздействии электромагнитных импульсов сверхкороткой длительности

82. Смешение красок. Основные характеристики и свойства цветов

83. Электромагнитная индукция

84. Интуитивное понятие алгоритма и его свойств

85. Полноправность и физическая значимость электромагнитных векторных потенциалов в классической электродинамике

86. Политический режим и общая характеристика его видов
87. Электромагнитное загрязнение
88. Солнце, его физические характеристики и воздействие на магнитосферу Земли

89. Общая характеристика производных финансовых инструментов и их свойства

90. Электростатическое поле как фактор опасного и вредного воздействия. Последствия его воздействия на организм человека. Допустимые уровни и средства нормализации уровней напряженности электростатического поля

91. Влияние электромагнитного излучения на организм человека

92. Освещение и его характеристики

93. Электромагнитная картина мира

94. Почвы землепользования "Освобождение" Задонского района Липецкой области, их генезис, состав, свойства, агромелиоративная характеристика и рациональное использование

95. Характеристика зеленого корма пастбищ и его рациональное использование

96. Общая характеристика хозяйственного учета и его значение в современных условиях

Деревянная игрушка "Набор для обучения".
Отличная игрушка для малыша. Способствует развитию мелкой моторики, логического мышления, координации движений.
749 руб
Раздел: Счетные наборы, веера
Интеллектуальная игра "Кубики для всех".
Представляем Вам игру "Кубики для всех" производства фирмы "Световид". Как же в нее играть, чтобы игра приносила
546 руб
Раздел: Развивающие игры с кубиками
Набор фломастеров (6 цветов).
Набор фломастеров для декорирования различных поверхностей. Яркие цвета. Проветриваемый и защищенный от деформации колпачок. Помогают
453 руб
Раздел: До 6 цветов

97. Політичний устрій Франції та загальна характеристика її господарства

98. Возмещение вреда, причиненного юридическому лицу в результате распространения сведений, порочащих его деловую репутацию

99. Принцип запрещения дискриминации по признаку пола в сфере труда и занятий и его реализация в российском законодательстве


Поиск Рефератов на сайте za4eti.ru Вы студент, и у Вас нет времени на выполнение письменных работ (рефератов, курсовых и дипломов)? Мы сможем Вам в этом помочь. Возможно, Вам подойдет что-то из ПЕРЕЧНЯ ПРЕДМЕТОВ И ДИСЦИПЛИН, ПО КОТОРЫМ ВЫПОЛНЯЮТСЯ РЕФЕРАТЫ, КУРСОВЫЕ И ДИПЛОМНЫЕ РАБОТЫ. 
Вы можете поискать нужную Вам работу в КОЛЛЕКЦИИ ГОТОВЫХ РЕФЕРАТОВ, КУРСОВЫХ И ДИПЛОМНЫХ РАБОТ, выполненных преподавателями московских ВУЗов за период более чем 10-летней работы. Эти работы Вы можете бесплатно СКАЧАТЬ.