Elektrodynamika klasyczna

Książka wymaga poprawek językowych i stylistycznych.

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.

Zobacz pełny rozdział

Spis treści

Elektrostatyka

1. Pole sił i natężenie pola elektrostatycznego
   1. Prawo Coulomba
   2. Wypadkowe pole elektryczne
   3. Wypadkowe pole elektryczne dla ciągłego rozkładu ładunków
2. Różniczkowe i całkowe prawa dla elektrostatyki
   1. Strumień pola elektrostatycznego
   2. Całkowe prawo Gaussa
   3. Różniczkowe prawo Gaussa
   4. Dywergencja natężenia pola elektrycznego dla ciągłego rozkładu ładunków
   5. Całkowe prawo Stokesa
   6. Różniczkowe prawo Stokesa
   7. Rotacja natężenia pola elektrycznego dla ciągłego rozkładu ładunków
3. Pole skalarne
   1. Potencjał elektryczny
   2. Addytywność potencjału elektrycznego
   3. Równanie Poissona a równanie Laplace'a
   4. Praca podczas przesuwania ładunku próbnego
   5. Energia ładunku q w polu o ładunku Q
   6. Alternatywna definicja potencjału elektrycznego
   7. Potencjał dla ciągłego rozkładu ładunków
   8. Całkowita energia układu dyskretnego w wzajemnym polu elektrycznym
   9. Energia ciągłego rozkładu ładunku
   10. Łamanie superpozycji dla pola elektrycznego
4. Przewodniki
   1. Charakterystyka w wewnątrz przewodnika
   2. Gęstość ładunku w wewnątrz przewodnika
   3. Ładunki indukowane
   4. Ładunki powierzchniowe
   5. Ładunki na nieskończenie długiej płaszczyźnie
   6. Kondesatory a natężenie pola elektrycznego wewnątrz i na zewnątrz kondensatora
   7. Pojemność elektryczna kondensatora
5. Rozwinięcia kwadrupolowe
   1. Dipol elektryczny
   2. Rozwinięcie multipolowe potencjału skalarnego
   3. Człon monopolowy i dipolowy w rozwinięciu multipolowym
   4. Natężenie pola elektrycznego dipola
6. Elementarne właściwości materii w polu elektrostatycznym
   1. Indukowany moment dipolowy w polu elektrostatycznym
   2. Całkowity moment sił oraz siła działające na dipol elektryczny w jednorodnym lub niejednorodnym polu elektrycznym
   3. Energia dowolnego dipola
   4. Wpływ pola elektrycznego na polaryzację dielektryka
7. Ciało spolaryzowane a jego pole
   1. Potencjał elektryczny ciała spolaryzowanego
   2. Pole indukcji elektrycznej
   3. Wektor indukcji elektrycznej a jego rotacja
   4. Energia związana z dielektrykami
   5. Warunki brzegowe na granicy między dielektrykami
   6. Dielektryki liniowe
      1. Dielektryki liniowe, podatność elektryczna i przenikalność elektryczna
      2. Warunki brzegowa dla dielektryków liniowych
   7. Ładunek a płaszczyzna z indukowanymi ładunkami
   8. Siły działające na dielektryk

Magnetostatyka

1. Własności wielkości charakterystycznych pola w magnetostatyce
   1. Siły magnetyczne
   2. Siły Lorentza
   3. Czy siły magnetyczne wykonują pracę
   4. Objętościowa gęstość prądu
   5. Prądy objętościowe a siły magnetyczne
   6. Powierzchniowa gęstość prądu
   7. Prądy powierzchniowe a siły magnetyczne
   8. Zasada zachowania ładunku
2. Wektor indukcji magnetycznej
   1. Prawo Biota-Savarta
   2. Prawo biota Savarte zależne od prędkości źródła pola magnetycznego
   3. Prawo Biota-Savarte dla prądów powierzchniowych
   4. Prawo Biota-Savarte dla prądów objętościowych
   5. Różniczkowe prawo Gaussa dla pola magnetostatycznego
   6. Całkowe prawo Gausa dla pola magnetostatycznego
   7. Różniczkowe prawo Stokesa dla pola magnetostatycznego
   8. Całkowe prawo Stokesa dla pola magnetostatycznego
3. Magnetyczny potencjał wektorowy
   1. Potencjał wektorowy
   2. Prawo Gaussa a definicja potencjału wektorowego
   3. Potencjał wektorowy a prawo Biota-Savarta dla prądów liniowych
   4. Multipolowe rozwinięcie potencjału wektorowego
   5. Pole magnetyczne wokół dipola magnetycznego
   6. Warunki brzegowe dla układu dwóch substancji dla pola magnetostatycznego
4. Elementarne właściwości materii w polu magnetycznym
   1. Rodzaje magnetyków
      1. Diamagnetyki
      2. Paramagnetyki
      3. Ferromagnetyki
   2. Momenty sił i same siły działające na dipol magnetyczny
   3. Energia dowolnego dipola magnetycznego
   4. Orbity atomowe a wpływ na niego w obecności pola magnetycznego
   5. Magnetyzacja substancji magnetycznych pod wpływem pola magnetycznego
5. Prądy związane z polem namagnesowanego ciała
   1. Prądy związane w namagnesowanej substancji pod wpływem pola magnetostatycznego
   2. Natężenie pola magnetycznego a prawo Ampere'a w materiałach magnetycznych
   3. Natężenie pola magnetycznego a prawo Gaussa
   4. Warunki brzegowe a substancje magnetyczne
   5. Ciała magnetyczne liniowe, podatność i przenikalność magnetyczna

Przewodnik z prądem elektrycznym

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

Indukcja elektromagnetyczna

1. Prawo Faradaya
   1. Całkowe prawo Faraday
   2. Różniczkowe Prawo Faradaya
2. Indukcyjność
   1. Indukcyjność wzajemna, wzór Neumanna
   2. Indukcyjność własna
      1. Prawo Faraday a indukcyjność własna
      2. Energia własna układu magnetycznego
3. Energia układu z polem magnetycznym

Elektrodynamika Maxwella

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

Zasady zachowania a twierdzenia o właściwościach pola elektromagnetycznego

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

Fale elektromagnetyczne w elektrodynamice Maxwella

1. Fale elektromagnetyczne w próżni
   1. Równanie falowe pola elektrycznego
   2. Równanie falowe pola magnetycznego
   3. Prędkość fali pola elektromagnetycznego
2. Monochromatyczne fala elektromagnetyczna płaska
3. Energia oraz pęd pola elektromagnetycznego w szczególności w ośrodku liniowym lub próżni
   1. Natężenie i gęstość pędu fali elektromagnetycznej w próżni
   2. Natężenie fali elektromagnetycznej padającej pod pewnym kątem
4. Promieniowanie elektromagnetyczne w ośrodku materialnym
   1. Propagacja fal elektromagnetycznych w ośrodku liniowym
   2. Padanie prostopadłe fali elektromagnetycznej na ośrodek, fala odbita i przechodząca
   3. Odbicie i załamanie fali elektromagnetycznej przy padaniu pod kątem

Absorpcja i dyspersja w materii

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

Opis fal prowadzonych

1. Opis ogólny fal prowadzonych w falowodach
2. Propagacja fal prowadzonych w falowodzie prostokątnym
   1. Fale prowadzone jako fala płaska rozchodząca się pod kątem
3. Rozchodzenie się fal prowadzonych w koncentrycznej linii transmisyjnej

Pola skalarne i wektorowe a równania elektrodynamiki Maxwella

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

Rozkłady ciągłe gęstości ładunku i gęstości prądu objętościowego

1. Pole potencjałów opóźnionych i przedwczesnych
2. Równania Jefimienki

Rozkłady dyskretne ładunków punktowych

1. Potencjał skalarny i wektorowy Liénarda-Wiecherta
2. Natężenie pole elektrycznego i indukcja pola magnetycznego dla poruszającego się ładunku punktowego

Promieniowanie elektromagnetyczne

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

Promieniowanie od ładunków punktowych

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

Oddziaływanie promieniowania na materię

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

Elektrodynamika relatywistyczna

1. Gęstość ładunku, gęstość prądu- czterowektor gęstości prądu
2. Tensorowe równanie ciągłości
3. Tensory w elektrodynamice pól elektromagnetycznych
   1. Tensor pola elektromagnetycznego dla próżni
   2. Tensor pola elektromagnetycznego dla materii
   3. Tensor dualny pola magnetycznego dla próżni i materii
4. Tensorowe równania Maxwella
   1. Tensorowe równania Maxwella dla próżni
   2. Tensorowe równania Maxwella dla materii
   3. Tensor pola elektromagnetycznego poprzez czteropotencjał
5. Tensorowe równania Maxwella a zgodność z teorią względności
   1. Tensorowe równania Maxwella a zgodność z teorią względności dla próżni
   2. Tensorowe równania Maxwella a zgodność z teorią względności dla materii
   3. Tensorowy charakter czteropotencjału a tensor pola elektromagnetycznego
6. Tensorowe cechowanie Lorentza
7. Tensorowe równania Maxwella a czteropotencjał i czteroprąd
8. Czterowektor siły w elektrodynamice
9. Transformacje pól magnetycznych i elektrycznych
   1. Transformacje natężenia pola elektrycznego i indukcji pola magnetycznego
   2. Transformacje indukcji pola elektrycznego i natężenia pola magnetycznego

Zasada wariacyjna w elektromagnetyzmie

1. Zasada wariacyjna a równania tensorowe elektromagnetyzmu z definicją czteroprądu

Bibliografia

• Bibliografia

Licencja

Autor: Mirosław Makowiecki

Absolwent UMCS Fizyki Komputerowej Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie

Email: miroslaw.makowiecki@gmail.com

Dotyczy: tej strony i jej podstron powiązanych ze sobą.

Użytkownika tej strony i jej podstron nie zwalnia, że nie przeczytał warunków licencjonowania.

Licencja: Creative Commons: uznanie autorstwa