Elektrodynamika klasyczna

Książka wymaga poprawek językowych i stylistycznych.

Elektrodynamika klasyczna

Mirosław Makowiecki

---

SPIS RZECZY

Elektrostatyka 

 1

Różniczkowe i całkowe prawa dla elektrostatyki 

 2

Pole skalarne 

 3

Przewodniki 

 4

Rozwinięcia kwadrupolowe 

 5

Elementarne właściwości materii w polu elektrostatycznym 

 6

Ciało spolaryzowane a jego pole 

 7

Magnetostatyka 

 8

Wektor indukcji magnetycznej 

 9

Magnetyczny potencjał wektorowy 

 10

Elementarne właściwości materii w polu magnetycznym 

 11

Prądy związane z polem namagnesowanego ciała 

 12

Przewodnik z prądem elektrycznym 

 13

Indukcja elektromagnetyczna 

 14

Elektrodynamika Maxwella 

 15

Zasady zachowania a twierdzenia o właściwościach pola elektromagnetycznego 

 16

Fale elektromagnetyczne w elektrodynamice Maxwella 

 17

Absorpcja i dyspersja w materii 

 18

Opis fal prowadzonych 

 19

Pola skalarne i wektorowe a równania elektrodynamiki Maxwella 

 20

Rozkłady ciągłe gęstości ładunku i gęstości prądu objętościowego 

 21

Rozkłady dyskretne ładunków punktowych 

 22

Promieniowanie elektromagnetyczne 

 23

Promieniowanie od ładunków punktowych 

 24

Oddziaływanie promieniowania na materię 

 25

Elektrodynamika relatywistyczna 

 26

Zasada wariacyjna w elektromagnetyzmie 

 27

Elektrodynamika klasyczna jest działem fizyki zajmującym się ładunkami i prądami elektrycznymi, a poprzez te wielkości wyprowadza natężenie pola elektrycznego i indukcji pola magnetycznego. Także zajmuje się opisem pól znajdujących się ogólnie w nieliniowym ośrodku. Bada zjawiska fal elektromagnetycznych tłumionych lub nie. Bada zjawiska promieniowania elektromagnetycznego pochodzące od zmiennych ładunków i prądów elektrycznych.

Spis treści

Elektrostatyka

• 1Prawo Coulomba
• 2Pole elektryczne punktowego ładunku Q
• 3Wypadkowe pole elektryczne
• 4Wypadkowe pole elektryczne dla ciągłego rozkładu ładunków

Różniczkowe i całkowe prawa dla elektrostatyki

• 1Strumień pola elektrostatycznego
• 2Całkowe prawo Gaussa
• 3Różniczkowe prawo Gaussa
• 4Dywergencja natężenia pola elektrycznego dla ciągłego rozkładu ładunków
• 5Całkowe prawo Stokesa
• 6Różniczkowe prawo Stokesa
• 7Rotacja natężenia pola elektrycznego dla ciągłego rozkładu ładunków

Pole skalarne

• 1Potencjał elektryczny
• 2Prawo Stokesa dla elektrostatyki a definicja pola elektrostatycznego poprzez potencjał
• 3Addytywność potencjału elektrycznego
• 4Równanie Poissona a równanie Laplace'a
• 5Praca podczas przesuwania ładunku próbnego
• 6Energia potencjalna ładunku q w polu ładunku Q
• 7Alternatywna definicja potencjału elektrycznego
• 8Potencjał dla ciągłego rozkładu ładunków
• 9Całkowita energia układu dyskretnego w wzajemnym polu elektrycznym
• 10Energia ciągłego rozkładu ładunku
• 11Łamanie superpozycji dla pola elektrycznego

Przewodniki

• 1Charakterystyka wewnątrz przewodnika
• 2Gęstość ładunku w wewnątrz przewodnika
• 3Ładunki indukowane
• 4Ładunki powierzchniowe
• 5Ładunki na nieskończenie dużej płaszczyźnie
• 6Kondesatory a natężenie pola elektrycznego wewnątrz i na zewnątrz kondensatora
• 7Pojemność elektryczna kondensatora

Rozwinięcia kwadrupolowe

• 1Dipol elektryczny
• 2Rozwinięcie multipolowe potencjału skalarnego
• 3Człon monopolowy i dipolowy w rozwinięciu multipolowym
• 4Natężenie pola elektrycznego dipola

Elementarne właściwości materii w polu elektrostatycznym

• 1Indukowany moment dipolowy w polu elektrostatycznym
• 2Całkowity moment sił oraz siła działające na dipol elektryczny w jednorodnym lub niejednorodnym polu elektrycznym
• 3Energia dowolnego dipola
• 4Wpływ pola elektrycznego na polaryzację dielektryka

Ciało spolaryzowane a jego pole

• 1Potencjał elektryczny ciała spolaryzowanego
• 2Pole indukcji elektrycznej
• 3Wektor indukcji elektrycznej a jego rotacja
• 4Energia związana z dielektrykami
• 5Warunki brzegowe na granicy między dielektrykami
• 6Dielektryki liniowe
  • 6.1Dielektryki liniowe, podatność elektryczna i przenikalność elektryczna
  • 6.2Warunki brzegowe dla dielektryków liniowych
• 7Ładunek, a płaszczyzna z indukowanymi ładunkami
• 8iły działające na dielektryk

Magnetostatyka

• 1Własności wielkości charakterystycznych pola w magnetostatyce
  • 1.1Siły magnetyczne
  • 1.2Siły Lorentza
  • 1.3Czy siły magnetyczne wykonują pracę
  • 1.4Objętościowa gęstość prądu
  • 1.5Prądy objętościowe a siły magnetyczne
  • 1.6Powierzchniowa gęstość prądu
  • 1.7Prądy powierzchniowe a siły magnetyczne
  • 1.8Zasada zachowania ładunku

Wektor indukcji magnetycznej

• 1Prawo Biota-Savarta
• 2Prawo Biota-Savarte zależne od prędkości źródła pola magnetycznego
• 3Prawo Biota-Savarte dla prądów powierzchniowych
• 4Prawo Biota-Savarte dla prądów objętościowych
• 5Różniczkowe prawo Gaussa dla pola magnetostatycznego
• 6Całkowe prawo Gausa dla pola magnetostatycznego
• 7Różniczkowe prawo Stokesa dla pola magnetostatycznego
• 8Całkowe prawo Stokesa dla pola magnetostatycznego

Magnetyczny potencjał wektorowy

• 1Potencjał wektorowy
• 2Prawo Gaussa a definicja potencjału wektorowego
• 3Potencjał wektorowy a prawo Biota-Savarta dla prądów liniowych
• 4Multipolowe rozwinięcie potencjału wektorowego
• 5Pole magnetyczne wokół dipola magnetycznego
• 6Warunki brzegowe dla układu dwóch substancji dla pola magnetostatycznego

Elementarne właściwości materii w polu magnetycznym

• 1Rodzaje magnetyków
  • 1.1Diamagnetyki
  • 1.2Paramagnetyki
  • 1.3Ferromagnetyki
• 2Momenty sił i same siły działające na dipol magnetyczny
• 3Energia dowolnego dipola magnetycznego
• 4Orbity atomowe, a wpływ na niego w obecności pola magnetycznego
• 5Magnetyzacja substancji magnetycznych pod wpływem pola magnetycznego

Prądy związane z polem namagnesowanego ciała

• 1Prądy związane w namagnesowanej substancji pod wpływem pola magnetostatycznego
• 2Natężenie pola magnetycznego a prawo Ampere'a w materiałach magnetycznych
• 3Natężenie pola magnetycznego a prawo Gaussa
• 4Warunki brzegowe a substancje magnetyczne
• 5Ciała magnetyczne liniowe, podatność i przenikalność magnetyczna

Przewodnik z prądem elektrycznym

• 1Prawo Ohma
• 2Współczynnik przewodnictwa właściwego
• 3Definicja SEM-siły elektromotorycznej
• 4Reguła strumienia dla SEM przesuwającego się przewodnika w polu magnetycznym

Indukcja elektromagnetyczna

• 1Prawo Faraday'a
  • 1.1Całkowe prawo Faraday
  • 1.2Różniczkowe Prawo Faradaya
• 2Indukcyjność
  • 2.1Indukcyjność wzajemna, wzór Neumanna
  • 2.2Indukcyjność własna
    • 2.2.1Prawo Faraday a indukcyjność własna
    • 2.2.2Energia własna układu magnetycznego
• 3Energia układu z polem magnetycznym

Elektrodynamika Maxwella

• 1Równania elektrostatyki i magnetostatyki oraz prawo Faraday'a
• 2Zestaw równań dla dowolnego pola elektromagnetycznego w ogólności zmiennego
• 3Ładunek elektryczny i magnetyczny a prawa Maxwella
• 4Materia a różniczkowa postać równań elektrodynamiki Maxwella
• 5Ośrodek liniowy a postać różniczkowa równań Maxwella
• 6Materia a całkowa postać równań elektrodynamiki Maxwella
• 7Graniczne warunki brzegowe dla równań elektrodynamiki Maxwella dotyczące materii

Zasady zachowania a twierdzenia o właściwościach pola elektromagnetycznego

• 1Zasada zachowania ładunku elektrycznego, równanie ciągłości
• 2Twierdzenie Poyntinga, a energia pola elektromagnetycznego, wektor Poyntinga
• 3Tensor napięć Maxwella
• 4Zasada zachowania pędu a pole elektromagnetyczne
• 5Moment pędu pola elektromagnetycznego

Fale elektromagnetyczne w elektrodynamice Maxwella

• 1Fale elektromagnetyczne w ośrodku liniowym w tym próżni
  • 1.1Równanie falowe pola elektrycznego
  • 1.2Równanie falowe pola magnetycznego
  • 1.3Prędkość fali pola elektromagnetycznego
  • 1.4Propagacja fal elektromagnetycznych w ośrodku liniowym
• 2Monochromatyczna fala elektromagnetyczna płaska w ośrodku liniowym
• 3Energia oraz pęd pola elektromagnetycznego w szczególności w ośrodku liniowym lub próżni
  • 3.1Natężenie i gęstość pędu fali elektromagnetycznej w próżni
  • 3.2Natężenie fali elektromagnetycznej padającej pod pewnym kątem
• 4Promieniowanie elektromagnetyczne w ośrodku materialnym
  • 4.1Padanie prostopadłe fali elektromagnetycznej na ośrodek, fala odbita i przechodząca
  • 4.2Odbicie i załamanie fali elektromagnetycznej przy padaniu pod kątem

Absorpcja i dyspersja w materii

• 1Rozchodzenie się fal elektromagnetycznych w przewodnikach
  • 1.1Równanie falowe fali elektromagnetycznej pola elektrycznego
  • 1.2Równanie falowe fali elektromagnetycznej pola magnetycznego
  • 1.3Równanie fali elektromagnetycznej płaskiej
• 2Odbicie fali elektromagnetycznej od powierzchni przewodzącej
• 3Zależność przenikalności elektrycznej w materii od częstości

Opis fal prowadzonych

• 1Opis ogólny fal prowadzonych w falowodach
  • 1.1Rozwiązania pół elektrycznych i magnetycznych fali prowadzonej
  • 1.2Równania różniczkowe rządzące falami prowadzonymi w falowodzie
  • 1.3Współrzędne iksowe i igrekowe pola elekrycznego fali prowadzonej w falowodzie
  • 1.4Współrzędne iksowe i igrekowe pola magnetycznego fali prowadzonej w falowodzie
  • 1.5Współrzędne zetowe pola elektrycznego i magnetycznego fali prowadzonej w falowodzie
  • 1.6Rozchodzenie się fal elektromagnetycznych w falowodzie
• 2Propagacja fal prowadzonych w falowodzie prostokątnym
  • 2.1Fale prowadzone jako fala płaska rozchodząca się pod kątem
• 3Rozchodzenie się fal prowadzonych w koncentrycznej linii transmisyjnej

Pola skalarne i wektorowe a równania elektrodynamiki Maxwella

• 1Wprowadzenie do potencjałów - skalarnego i wektorowego
• 2Cechowania w magnetostatyce i elektrodynamice Maxwella

Rozkłady ciągłe gęstości ładunku i gęstości prądu objętościowego

• 1Pole potencjałów opóźnionych i przedwczesnych
• 2Równania Jefimienki

Rozkłady dyskretne ładunków punktowych

• 1Potencjał skalarny i wektorowy Liénarda-Wiecherta
  • 1.1Położenie, prędkość oraz przyspieszenie w czasie opóźnionym w elektromagnetyzmie
  • 1.2Skalarny potencjał pola elektromagnetycznego dla ładunku punktowego
  • 1.3Wektorowy potencjał pola elektromagnetycznego dla ładunku punktowego
  • 1.4Zestawienie wzorów na potencjał skalarny i wektorowy elektryczny
• 2Natężenie pole elektrycznego i indukcja pola magnetycznego dla poruszającego się ładunku punktowego

Promieniowanie elektromagnetyczne

• 1Promieniowanie pochodzące od dipola elektrycznego
• 2Promieniowanie pochodzące od dipola magnetycznego
• 3Promieniowanie elektromagnetyczne z dowolnego źródła

Promieniowanie od ładunków punktowych

• 1Pole prędkościowe, pole przyspieszone
• 2Moc promieniowania dla cząstki o prędkości niezerowej

Oddziaływanie promieniowania na materię

• 1Pole promieniowania a reakcja odrzutu przez tą samą cząstkę
• 2Wpływ reakcji promieniowania a jego fizyczne podstawy

Elektrodynamika relatywistyczna

• 1Gęstość ładunku, wektor gęstości prądu i czterowektor gęstości prądu
• 2Tensorowe równanie ciągłości
• 3Tensory w elektrodynamice pól elektromagnetycznych
  • 3.1Tensor pola elektromagnetycznego dla próżni
  • 3.2Tensor pola elektromagnetycznego dla materii
  • 3.3Tensor dualny pola magnetycznego dla próżni i materii
• 4ensorowe równania Maxwella
  • 4.1Tensorowe równania Maxwella dla próżni
  • 4.2Tensorowe równania Maxwella dla materii
  • 4.3Tensor pola elektromagnetycznego poprzez czteropotencjał
• 5Tensorowe równania Maxwella a zgodność z teorią względności
  • 5.1Tensorowe równania Maxwella, a zgodność z teorią względności dla próżni
  • 5.2Tensorowe równania Maxwella, a zgodność z teorią względności dla materii
  • 5.3Tensorowy charakter czteropotencjału, a tensor pola elektromagnetycznego
• 6Tensorowe cechowanie Lorentza
• 7Tensorowe równania Maxwella a czteropotencjał i czteroprąd
• 8Czterowektor siły w elektrodynamice
• 9Transformacje pól magnetycznych i elektrycznych
  • 9.1Transformacje natężenia pola elektrycznego i indukcji pola magnetycznego
  • 9.2Transformacje indukcji pola elektrycznego i natężenia pola magnetycznego
• 10Ważniejsza tożsamość elektrodynamiki klasycznej

Zasada wariacyjna w elektromagnetyzmie

• 1Zasada wariacyjna a równania tensorowe elektromagnetyzmu z definicją czteroprądu
• 2Lagrangian relatywistyczny pola elektromagnetostatycznego
• 3Lagrangian relatywistyczny cząstki, w przybliżeniu małych prędkości, dla pola elektromagnetostatycznego
• 4Relatywistyczny hamiltonian dla pola elektromagnetostatycznego
• 5Lagrangian a czterowektor potencjału i różniczki zmiany położenia cząstki w czasoprzestrzeni
• 6Równanie ruchu w czteroprzestrzeni Minkowskiego

Bibliografia

• Bibliografia

Licencja

Autor: Mirosław Makowiecki
Absolwent UMCS Fizyki Komputerowej Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie
Email: miroslaw(kropka)makowiecki(małpa)gmail(kropka)pl
Dotyczy: książki, do której należy ta strona, oraz w niej zawartych stron i w nich podstron, a także w nich kolumn, wraz z zawartościami.
Użytkownika książki, do której należy ta strona, oraz w niej zawartych stron i w nich podstron, a także w nich kolumn, wraz z zawartościami nie zwalnia z odpowiedzialności prawnoautorskiej nieprzeczytanie warunków licencjonowania.
Umowa prawna: Creative Commons: uznanie autorstwa, na tych samych warunkach, z możliwością obowiązywania dodatkowych ograniczeń.
Autor tej książki dołożył wszelką staranność, aby informacje zawarte w książce były poprawne i najwyższej jakości, jednakże nie udzielana jest żadna gwarancja, czy też rękojma. Autor nie jest odpowiedzialny za wykorzystanie informacji zawarte w książce, nawet jeśli wywołaby jakąś szkodę, straty w zyskach, zastoju w prowadzeniu firmy, przedsiębiorstwa lub spółki bądź utraty informacji, niezależnie czy autor (a nawet Wikibooks) został powiadomiony o możliwości wystąpienie szkód. Informacje zawarte w książce mogą być wykorzystane tylko na własną odpowiedzialność.