73715

Граничные условия для векторов и на границах раздела двух сред

Лекция

Физика

Гаусса для вектора. Запишем поток вектора через поверхность. Устремим к нулю тогда где нормальная компонента вектора. получаем граничные условия вектора Выбреем замкнутый контур в виде прямоугольника со сторонами и и запишем теорему о циркуляции для вектора по данному замкнутому контуру.

Русский

2014-12-19

384.5 KB

0 чел.

Лекция №18.

Граничные условия для векторов  и  на границах

раздела двух сред.

Рассмотрим две полу бесконечные среды, состоящие из двух магнетиков, которые возможно являются проводниками. Один магнетик характеризуется магнитной проницаемостью , а другой . Поле характеризуется функцией , по границе раздела возможно течет ток .

Выберем площадку  на границе раздела двух сред.  на столько мала, что плотность тока на ней можно считать постоянной, и поле  по разные стороны от площадки  тоже постоянно. Зададим вектор нормали  и запишем т. Гаусса для вектора : .

Выдерем поверхность  в виде цилиндра с основанием  и высотой . Запишем поток вектора  через поверхность : .

Устремим  к нулю, тогда ,  

, где  - нормальная компонента вектора .

С учетом того, что основания цилиндра имеют разные направления нормали, а мы хотим записать в проекции на вектор , то , т.о. получаем граничные условия вектора :

Выбреем замкнутый контур в виде прямоугольника со сторонами  и  и запишем теорему о циркуляции для вектора  по данному замкнутому контуру : .

Поскольку вблизи площадки вектора  и  постоянны, то можем не писать интеграл, и т.к. , то  

Если , то .

- поток вектора  через замкнутую поверхность .

Введем вектор линейной плотности тока - ток на единицу длинны, тогда .  Таким образом получаем формулу

На границе раздела двух сред вектор  прерывается и величина этого раздела с точностью до коэффициента равна нормальной компоненте линейной плотности тока проводимости (от батарейки).

Замечания:

  1.   !!!
  2.  Для вектора  можно написать формулу похожую на , но в нее будут входить молекулярные токи, а что с ними делать – не знаем – бесполезная формула!

Геометрическая интерпретация.

Пусть на границе раздела двух сред не текут токи проводимости , тогда , при условии, что поля не очень сильные.

Тогда  и

Поделив одно выражение на другое получим

Гиромагнитное отношение.

Предположим, что по окружности движется шарик массы , зарядом  и постоянной скоростью .

Так как он заряжен и движется по окружности, то его можно рассматривать как виток с током, поэтому можно говорить

о его магнитном моменте .

С другой стороны, есть момент инерции и момент импульса .

Вектора  и  коллинеарные. Если <0, то  и  противоположно направлены. Найдем отношение длин этих векторов  - гиромагнитное отношение.

Учитывая, что ток в витке можно записать так: , то .

.

Видим, что гиромагнитное отношение не зависит от характера движения электрона (от его скорости, от того по какому радиусу он движется).

Прецессия атомных магнетиков в магнитном поле.

Задача: Пусть по окружности движется заряженная частица. Охарактеризуем ее магнитным моментом . Есть масса , скорость ,  - ее момент импульса. Вся эта система находится во внешнем магнитном поле, что будет происходить дальше?

Эту движущуюся частицу можно рассматривать как маленький виток с током, (порядка одного ангстрема). На таких расстояниях поле  можно считать однородным. На подобный виток с током действует момент сил . Запишем уравнение динамики твердого тела: , т.е.  вектор  будет крутиться (прецессировать) вокруг вектора .

Конец вектора  будет описывать окружность радиуса

.

Угловая скорость прецессии выражается через фундаментальную характеристику частицы, умноженную на величину .

Эту формулу получил Лармор.  - ларморова частота.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

57478. У искусства есть два самых опасных врага: ремесленник не озаренный талантом и талант, не владеющий ремеслом 14.65 KB
  Что такое искусство? У этого слова несколько значений. Искусством называют воспроизведение действительности в художественных образах; умение, мастерство, знание дела - например, искусство вязания; само дело - например, военное искусство
57479. Современные цифровые системы коммутации AXE – 10 5.13 MB
  AXE – 10 обеспечивает постоянное и всестороннее наблюдение за порядком и результатом установления соединений, контроль поступающей нагрузки. Наличие значительного объема абонентских данных управления в памяти позволяет изменить конфигурацию системы
57482. Жеміс-жидекті айран өндіру технологиясы 79.3 KB
  Жұмыстың мақсаты, сүт қышқылды өнімдердің түрлері, соның ішінде айран өндірудің технологиялық үрдісін игеру, айран алудың термостатты және резервуарлы тәсілдері, айранның адам денсаулығына әсерін көрсету, жеміс-жидекті айран өнімін өндіргендегі технологиялық үрдістің барлық сатыларын бақылау.
57483. Виховна година, Моя Батьківщина - Україна 59 KB
  Мета: поглибити знання учнів про Україну; прищеплювати любов до рідного краю; розширити зміст поняття громадянин України; розвивати мовлення учнів; виховувати патріотичні почуття приналежності до українського народу.
57484. Сценарій літературного вечора «З Україною в серці» 1.31 MB
  Ведучі. Петриненко Ведучі. Україна Ти для мене диво І нехай пішов за роками рік буду завжди я горда і вродлива з тебе дивуватися навік На екрані карта України Ведучі. Ведучі.
57485. Welcome to Ukraine 55 KB
  The aims: Practical aims: to teach the new vocabulary, by the end of the lesson pupils will have revised the information they have learned about Ukraine, will have recollected some facts about our country by doing different tasks...
57486. Ukraine is our native country 73.5 KB
  The aims: to repeat the learnt vocabulary; to revise the information pupils have learnt about Ukraine; to recollect some facts about our country by doing different tasks: making up sentences and monologues, writing pass-letters;