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

8761. Система права. Отрасли права 52 KB
  Вариант 1 Система права. Отрасли права. Методы правового регулирования позволяют ответить на вопрос как, каким образом осуществляется правовое регулирование? Императивный (повелительный, обязательный) - предполагает властные предписания...
8762. Гражданское право 42 KB
  Гражданское право. Понятие гражданского права Предмет и метод гражданского права. Гражданское право как отрасль права - это система правовых норм, регулирующих имущественные, а также связанные и некоторые не связанные с ними личные неимущественны...
8763. Место религии в системе отношений человека и окружающего мира. Мировые религии 28 KB
  Место религии в системе отношений человека и окружающего мира. Мировые религии Религия является одной из древнейших и основных (наряду с наукой, образованием, культурой) форм духовной культуры Религия(1) - совокупность определенных мифов, догма...
8764. Образование и его роль в развитии общества 40 KB
  Образование и его роль в развитии общества Образование - целенаправленная познавательная деятельность людей по получению знаний, умений и навыков, либо по их совершенствованию. Основная цель образования - приобщение индивида к достижениям...
8765. SSL/TLS 35.5 KB
  SSL/TLS ПротоколSSL (Security Socket Layer) и близкий к нему протокол TLS (TransportLayerSecurity) представляют собой протоколы транспортного уровня (над ТСР) предназначенные для защиты прикладных протоколов [8,...
8766. Протокол FTP 37.5 KB
  FTP Протокол FTP (File Transfer Protocol) является одним из старейших протоколов стека ТСРIP [4, с. 434-460 3, с. 841-850]. Этот протокол для передачи файлов использует два ТСР соединения, одно - для передачи команд (порт 21 на стор...
8767. Протокол HTTP 34 KB
  HTTP Протокол HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) является базовым для службы WWW (World Wide Web) доступа к документам с гипертекстовым ссылками. Согласно эт...
8768. Telnet - базовый протокол ОС UNIX 39.5 KB
  Telnet Telnet - базовый протокол ОС UNIX, обеспечивающий терминальный доступ пользователей к удалённому компьютеру [4, с. 423-433]. Первоначально терминалом являлось устройство типа пишущей машинки, на котором оператор (пользователь) печат...
8769. Стек TCP/IP 40.5 KB
  Стек TCP/IP Несмотря на короткое с исторической точки зрения время существования компьютерных сетей и наличие разнообразны стеков, разработанных отдельными фирмами (например, стек IPX/SPX фирмы Novell) или международными организациями (например, Х.2...