Тогда (1.41) приводится к уравнению для векторного потенциала
. (1.43)
Используя уравнение (1.38) и условие калибровки Лоренца, получим уравнение для скалярного потенциала
. (1.44)
Таким образом, источником
векторного потенциала является плотность стороннего
тока
, а источником скалярного потенциала
- плотность стороннего заряда
.
Наряду с векторным потенциалом и скалярным потенциалом
вводят еще один потенциал — вектор Герца
с помощью соотношений
,
(1.45)
причем получаемые по этим формулам потенциалы и
автоматически удовлетворяют дополнительному
соотношению (1.42).
Если потенциал Герца определен, то электромагнитное поле находится с помощью операции дифференцирования:
, (1.47)
Введенный выше вектор Герца часто называют электрическим вектором
Герца в отличие от магнитного вектора Герца
,
который вводится следующим образом. Воспользуемся так называемым принципом перестановочной двойственности.
Источниками электромагнитного
поля являются сторонние заряды и электрические токи. Известно, что в природе не
существуют магнитные заряды и магнитные токи. По этой причине они не входят в
уравнения Максвелла. Однако, для удобства решения ряда задач оказывается
полезным ввести в уравнения Максвелла фиктивные магнитные источники зарядов и токов
. Такая
процедура позволяет использовать полученные ранее решения для построения
решений новых задач с помощью простой замены (перестановки) параметров в этих
готовых решениях. Запишем уравнения Максвелла с фиктивными магнитными
,
и реальными
электрическими источниками
(1.49)
(1.50)
, (1.51)
, (1.52)
(1.53)
Рассмотрим две задачи. Пусть в
первой задаче источниками поля являются электрические
заряды и токи, а во второй задаче поле
создается
магнитными источниками. Этой ситуации отвечают две системы
(1.54)
Эти системы уравнений обладают свойством перестановочной двойственности. Если сделать замену
,
(1.55)
то полная система уравнений сохраняется. Таким образом, по известному решению первой задачи с помощью простой перестановки находится решение второй задачи.
Для исследования
электромагнитного поля при наличии поверхностей раздела сложной формы часто
вместо декартовых координат х, у, z используются криволинейные координаты , связанные с декартовыми однозначно:
х = х
(), у = y(
), z = z(
)
На рис. 1.2 изображен бесконечно малый прямоугольный параллелепипед (слегка искривленный), образованный тремя координатными поверхностями
=const,
= const,
= const
В криволинейной системе координат
() квадрат элемента длины
и элемент объема
выражаются
формулами
и
соответственно,
где
- параметры Ламэ.
(П1.1)
- параметр Ламэ по координате .
Параметры Ламэ
и
определяются
аналогично (П1.1).
Градиент функции
,
(П1.2)
где ,
, и
- единичные орты в направлении
координатных осей
и
.
Дивергенция вектора
(П1.3)
Ротор вектора
(П1.4)
Оператор Лапласа (Лапласиан)
(П1.5)
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.