ОГЛАВЛЕНИЕ

От редактора............................................................................................................................................9

Предисловие .........................................................................................................................................11

ГЛАВА I

УРАВНЕНИЯ ПОЛЯ

Уравнения Максвелла...........................................................................................................................15

1.1. Векторы поля..................................................................................................................................15

1.2. Заряды и токи.................................................................................................................................16

1.3. Дивергенция векторов поля..........................................................................................................19

1.4. Интегральная форма уравнений поля..........................................................................................20

Макроскопические свойства материи.................................................................................................22

1.5. Абсолютные проницаемости ε и μ...............................................................................................22

1.6. Электрическая и магнитная поляризации...................................................................................24

1.7. Проводящая среда..........................................................................................................................26

Единицы и размерности.......................................................................................................................28

1.8. MKS-система или система Джорджи..........................................................................................28

Электромагнитные потенциалы..........................................................................................................33

1.9. Векторный и скалярный потенциалы..........................................................................................33

1.10. Однородная проводящая среда...................................................................................................36

1.11. Вектор Герца или поляризационный потенциал......................................................................37

1.12. Комплексные векторы поля и потенциалы...............................................................................40

Граничные условия...............................................................................................................................42

1.13. Разрывы непрерывности векторов поля....................................................................................42

Координатные системы........................................................................................................................45

1.14. Основные и взаимные координатные векторы.........................................................................45

1.15. Дифференциальные операторы..................................................................................................50

1.16. Ортогональные системы.............................................................................................................53

1.17. Уравнения поля в обобщённых ортогональных координатах ................................................55

1.18. Свойства некоторых простейших систем..................................................................................55

Тензоры поля.........................................................................................................................................62

1.19. Ортогональные преобразования и их инварианты...................................................................62

1.20. Элементы тензорного анализа....................................................................................................66

1.21. Пространственно-временная симметрия уравнений поля.......................................................70

1.22. Преобразование Лоренца............................................................................................................74

1.23. Преобразование векторов поля к движущейся системе координат ………………………...77

 ГЛАВА II

СИЛЫ И ЭНЕРГИЯ

Напряжения и деформации в упругой среде......................................................................................82

2.1. Тензор упругих напряжений.........................................................................................................82

2.2. Анализ деформаций.......................................................................................................................86

2.3. Упругая энергия и соотношение между напряжениями и деформациями .............................90

Электромагнитные силы, действующие на заряды и токи...............................................................93

2.4. Определение векторов Ε и В .......................................................................................................93

2.5. Тензор электромагнитных напряжений в свободном пространстве …………………………94

2.6. Импульс электромагнитного поля...............................................................................................99


Электростатическая энергия...............................................................................................................I00

2.7. Электростатическая энергия как функция плотности зарядов................................................100

2.8. Электростатическая энергия как функция напряжённости поля……………………………103

2.9. Теорема векторного поля............................................................................................................106

2.10. Энергия диэлектрического тела в электростатическом поле ...............................................107

2.11. Теорема Томсона........................................................................................................................109

2.12. Теорема Ирншоу........................................................................................................................110

2.13. Теорема об энергии незаряженного проводника....................................................................111

Магнитостатическая энергия.............................................................................................................112

2.14. Магнитная энергия стационарных токов.................................................................................112

2.15. Магнитная энергия как функция напряжённости поля..........................................................117

2.16. Ферромагнитные материалы.....................................................................................................118

. 2.17. Энергия магнитного тела в магнитостатическом поле........................................................119

2.18. Потенциальная энергия постоянных магнитов.......................................................................121

Поток энергии.....................................................................................................................................123

2.19 Теорема Пойнтинга.....................................................................................................................123

2.20. Комплексный вектор Пойнтинга..............................................................................................126

Силы, действующие на диэлектрик в электростатическом поле...................................................128

2.21. Объёмные силы в жидких средах.............................................................................................128

2.22. Объёмные силы в твёрдых телах..............................................................................................130

2.23. Тензор напряжений....................................................................................................................136

2.24. Поверхности разрыва................................................................................................................137

2.25. Электрострикция........................................................................................................................139

2.26. Силы, действующие на тело, погружённое в жидкость.........................................................140

. Силы в статическом магнитном поле.............................................................................................142

2.27. Неферромагнитные вещества...................................................................................................142

2.28. Ферромагнитные вещества.......................................................................................................144

Силы в электромагнитном поле........................................................................................................145

2.29. Силы, действующие на тело, погружённое в жидкость.........................................................145

ГЛАВА III

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЕ ПОЛЕ

Общие свойства электростатического поля.....................................................................................148

3.1. Уравнения для поля и потенциала.............................................................................................148

3.2. Граничные условия......................................................................................................................151

Определение поля по заданному распределению зарядов..............................................................152

3.3 Теорема Грина...............................................................................................................................152

3.4. Интегрирование уравнения Пуассона........................................................................................153

3.5. Поведение в бесконечности........................................................................................................155

3.6. Кулоново поле .............................................................................................................................156

3.7. Сходимость интегралов...............................................................................................................157

Разложение потенциала по сферическим функциям.......................................................................158

3.8. Аксиальные распределения зарядов..........................................................................................158

3.9. Диполь..........................................................................................................................................160

З.10. Осевые мультиполи...................................................................................................................162

3.11. Произвольные распределения зарядов....................................................................................163

3.12. Общая теория мультиполей......................................................................................................164

Диэлектрическая поляризация...........................................................................................................167

3.13. Интерпретация векторов Ρ и Π................................................................................................167

Разрывы непрерывности интегралов, встречающихся в теории потенциала...............................169

3.14. Объёмное распределение зарядов и дипольного момента ...................................................169

3.15. Простой заряженный слой........................................................................................................171

3.16. Двойной заряженный слой........................................................................................................172

3.17. Интерпретация теоремы Грина.................................................................................................175

3.18. Метод изображений...................................................................................................................176

Краевые задачи....................................................................................................................................177

3.19 Формулировка электростатических задач ...............................................................................177

3.20. Однозначность решения............................................................................................................178

3.21. Решение уравнения Лапласа.....................................................................................................179

Задача о шаре.......................................................................................................................................183

3.22. Проводящий шар в поле точечного заряда..............................................................................183

3.23. Диэлектрический шар в поле точечного заряда......................................................................185

 3.24. Шар в параллельном поле .......................................................................................................186

|Задача об эллипсоиде.........................................................................................................................188

3.25. Свободные заряды на проводящем эллипсоиде.....................................................................188

3.26. Проводящий эллипсоид в параллельном поле........................................................................190

3.27. Диэлектрический эллипсоид в параллельном поле................................................................191

3.28. Определение Ε и D с помощью полостей...............................................................................194

3.29. Вращающие моменты, действующие на эллипсоид..............................................................195

Задачи..................................................................................................................................................197

 ГЛАВА IV

 МАГНИТОСТАТИЧЕСКОЕ ПОЛЕ

Общие свойства магнитостатического поля....................................................................................204

4.1. Уравнения поля и векторный потенциал..................................................................................204

4.2. Скалярный потенциал.................................................................................................................205

4.3. Исследование Пуассона..............................................................................................................206

Расчёт поля данного распределения токов......................................................................................208

4.4. Закон Био и Савара.....................................................................................................................208

4.5. Разложение векторного потенциала..........................................................................................211

4.6. Магнитный диполь .....................................................................................................................213

4.7. Магнитные листки.......................................................................................................................214

Отступление по поводу единиц и размерностей.............................................................................215

4.8. Основные системы.......................................................................................................................215

4.9. Закон Кулона для магнитных зарядов.......................................................................................217

Магнитная поляризация.....................................................................................................................218

4.10. Эквивалентное распределение токов.......................................................................................218

4.11. Поле намагниченного стержня и шара....................................................................................219

Разрывы непрерывности векторов А и В.........................................................................................220

4.12. Поверхностное распределение токов.......................................................................................220

4.13. Поверхностное распределение магнитного момента.............................................................222

 Интегрирование уравнения rot rot А = μJ........................................................................................224

 4.14. Векторный аналог теоремы Грина..........................................................................................224

4.15. Применение к векторному потенциалу...................................................................................225

Краевые задачи...................................................................................................................................228

4.16. Формулировка задачи магнитостатики...................................................................................228

4.17. Однозначность решения.................... ………………………………………………………..230

 Задача об эллипсоиде........................................................................................................................230

4.18. Поле однородно намагниченного эллипсоида........................................................................230

4.19. Эллипсоид из магнетика в параллельном поле......................................................................231

Цилиндр в параллельном поле..........................................................................................................231

4.20. Подсчёт поля..............................................................................................................................231

4.21. Силы, действующие на цилиндр..............................................................................................234

Задачи...................................................................................................................................................235

ГЛАВА V ПЛОСКИЕ ВОЛНЫ В НЕОГРАНИЧЕННОЙ ИЗОТРОПНОЙ СРЕДЕ

Распространение плоских волн.........................................................................................................240

5.1. Уравнения одномерного поля....................................................................................................240

5.2. Плоские волны, гармонические во времени.............................................................................243

5.3. Плоские волны, гармонические в пространстве......................................................................248

5.4. Поляризация.................................................................................................................................248

5.5. Поток энергии..............................................................................................................................250

5.6. Импеданс......................................................................................................................................251

Общие решения одномерного волнового уравнения......................................................................253

5.7. Элементы гармонического анализа (теорема Фурье)...............................................................253

5.8. Общее решение одномерного волнового уравнения в непоглощающей среде.....................260

5.9. Поглощающая среда; заданное распределение во времени....................................................264

5.10. Поглощающая среда; заданное распределение в пространстве……………………………268

5.11. Дискуссия численного примера...............................................................................................270

5.12. Элементарная теория преобразования Лапласа......................................................................275

5.13. Применение преобразования Лапласа к уравнениям Максвелла…………………………..283

Дисперсия............................................................................................................................................285

5.14. Дисперсия в диэлектриках........................................................................................................285

5.15. Дисперсия в металлах................................................................................................................289

5.16. Распространение в ионизованной атмосфере (ионосфере)....................................................290

Скорости распространения................................................................................................................293

5.1.7. Групповая скорость..................................................................................................................293

5.18. Волновой фронт и скорость сигнала........................................................................................296

Задачи...................................................................................................................................................301

 ГЛАВА VI

ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ ВОЛНЫ

Уравнения цилиндрического поля....................................................................................................309

6.1. Представление посредством векторов Герца...........................................................................309

6.2. Скалярный и векторный потенциалы........................................................................................311

6.3. Импедансы гармонических цилиндрических полей................................................................313

Волновые функции кругового цилиндра.........................................................................................314

6.4. Элементарные волны..................................................................................................................314

6.5. Свойства функций Ζp(ρ)..............................................................................................................315

6.6. Поле круговых цилиндрических волновых функций .............................................................317

Интегральные представления волновых функций..........................................................................319

6.7. Построение из плоских волн......................................................................................................319

6.8. Интегральные представления функций Ζn(ρ)............................................................................321

6.9. Интегралы Фурье-Бесселя...........................................................................................................325

6.10. Представление плоской волны.................................................................................................327

Теорема сложения для круговых цилиндрических волн................................................................328

6.11.......................................................................................................................................................328

Волновые функции эллиптического цилиндра...............................................................................330

6.12. Элементарные волны................................................................................................................330

6.13. Интегральные представления...................................................................................................334

6.14. Разложение плоских и круговых волн.....................................................................................338

Задачи...................................................................................................................................................340

ГЛАВА VII

СФЕРИЧЕСКИЕ ВОЛНЫ

Векторное волновое уравнение.........................................................................................................345

7.1. Фундаментальная система решений..........................................................................................345

7.2. Применение к цилиндрическим координатам..........................................................................348

Скалярное волновое уравнение в сферических координатах.........................................................352

7.3. Элементарные сферические волны............................................................................................352

7.4. Свойства радиальных функций..................................................................................................356

7.5. Теорема сложения для полиномов Лежандра...........................................................................358

7.6. Разложение плоской волны........................................................................................................359

7.7. Интегральные представления.....................................................................................................360

7.8. Интеграл Фурье-Бесселя.............................................................................................................362

7.9. Разложение цилиндрической волновой функции.....................................................................363

7.10. Теорема сложения для функции z0(kR)....................................................................................364


Векторное волновое уравнение в сферических координатах.........................................................365

7.11. Сферические векторные волновые функции..........................................................................365

7.12. Интегральные представления...................................................................................................367

7.13. Ортогональность........................................................................................................................368

7.14. Разложение плоской векторной волны....................................................................................369

Задачи...................................................................................................................................................371

ГЛАВА VIII

ИЗЛУЧЕНИЕ

Неоднородное скалярное волновое уравнение................................................................................374

 8.1. Метод интегрирования Кирхгофа.............................................................................................374

8.2. Запаздывающие потенциалы......................................................................................................378

8.3. Запаздывающий вектор Герца....................................................................................................379

Разложение на мультиполи................................................................................................................380

8.4. Определение моментов...............................................................................................................380

8.5. Электрический диполь................................................................................................................383

8.6. Магнитный диполь......................................................................................................................386

Теория излучения систем линейных антенн....................................................................................387

8.7. Поле излучения одиночного линейного осциллятора..............................................................387

8.8. Излучение от бегущих волн .......................................................................................................392

8.9. Гашение противоположных фаз.................................................................................................393

8.10. Направленные устройства.........................................................................................................395

8.11. Точный расчёт поля линейного осциллятора..........................................................................400

8.12. Определение сопротивления излучения по методу вычисления э. д. с. …………………..403

Принцип Гюйгенса-Кирхгофа...........................................................................................................405

8.13. Скалярная волновая функция...................................................................................................405

8.14. Непосредственное интегрирование уравнений поля..............................................................409

8.15. Разрывы поверхностного распределения................................................................................412

Четырёхмерная формулировка задачи об излучении......................................................................415

8.16. Интегрирование волнового уравнения....................................................................................415

8.17. Поле движущегося точечного заряда.......................................................................................417

Задачи...................................................................................................................................................420

ГЛАВА IX

КРАЕВЫЕ ЗАДАЧИ

Общие теоремы...................................................................................................................................426

9.1. Граничные условия......................................................................................................................426

9.2. Единственность решения............................................................................................................429

9.3. Электродинамическое подобие..................................................................................................430

Отражение и преломление на плоской поверхности.......................................................................432

9.4. Законы Снелля..............................................................................................................................432

9.5. Формулы Френеля.......................................................................................................................433

9.6. Диэлектрические среды...............................................................................................................435

9.7. Полное отражение........................................................................................................................438

9.8. Преломление в проводящей среде.............................................................................................441

9.9. Отражение от проводящей поверхности...................................................................................444

Плоские слои.......................................................................................................................................449

9.10. Коэффициент отражения и коэффициент прозрачности.......................................................449

9.11. Применение к диэлектрическим средам .................................................................................451

9.12. Поглощающие слои...................................................................................................................452

Поверхностные волны........................................................................................................................453

9.13. Комплексный угол падения......................................................................................................453

9.14. Скин-эффект...............................................................................................................................457

Распространение вдоль круглого цилиндра.....................................................................................460

9.15. Собственные виды волн............................................................................................................460

9.16. Проводник, помещённый в диэлектрик...................................................................................463

9.17. Дальнейшее рассмотрение основной волны...........................................................................467

9.18. Волны в полых трубах...............................................................................................................471


Коаксиальные линии..........................................................................................................................478

9.19. Постоянная распространения...................................................................................................478

9.20. Бесконечная проводимость.......................................................................................................480

9.21. Конечная проводимость............................................................................................................483

Колебания сферы................................................................................................................................486

9.22. Собственные колебания............................................................................................................486

9.23. Колебания проводящей сферы.................................................................................................489

9.24. Колебания в сферической полости..........................................................................................490

Дифракция плоской волны на сфере.................................................................................................493

9.25. Разложение дифрагированного поля.......................................................................................493

9.26. Полное излучение......................................................................................................................497

 9.27. Предельные случаи...................................................................................................................499

Влияние Земли на распространение  радиоволн.............................................................................501

9.28. Решение Зоммерфельда.............................................................................................................501

9.29. Решение Вейля...........................................................................................................................506

9.30. Решение Ван дер Поля..............................................................................................................510

9.31. Приближённые выражения интегралов...................................................................................511

Задачи...................................................................................................................................................516

Приложение I.......................................................................................................................................526

A. Числовые значения основных констант......................................................................................526

B. Размерности электромагнитных величин....................................................................................527

C. Таблицы перехода..........................................................................................................................527

Приложение II.....................................................................................................................................529

Формулы векторного анализа ...........................................................................................................529

Приложение III....................................................................................................................................530

Проводимости различных материалов.............................................................................................530

Относительные диэлектрические постоянные диэлектриков........................................................531

Приложение IV...................................................................................................................................532

Присоединённые функции Лежандра...............................................................................................532

Именной указатель . ..........................................................................................................................533

Предметный указатель.......................................................................................................................535

Хостинг от uCoz