Файл: Белый, Ю. И. Электродинамика учеб. пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 01.11.2024

Просмотров: 59

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

где _

 

 

в 1п =

|в 1І

 

cos (в ^ Д ) .

 

 

 

 

Здесь учтено,

что направление

<3 на

поверхности 3 1 совпадает с

направлением выбранной нами положительной нормали к поверхности

раздела

"п .

Аналогично вычисляется

интеграл

по поверхности Я, ,

однако

вектор

as

на этой

поверхности

имеет направление,

противо­

положное выбранному положительному направлению нормали в

к поверх­

ности раздела

сред:

 

 

 

 

 

 

^

) - —

 

 

 

 

 

 

(

В d3

с

I

 

I

32cos(B2>-n

 

32 5

 

ГДе

 

 

2

 

-B ^Z

I B2|

cos (B2,-n )

,

 

 

 

 

 

 

 

 

Ѵнтеграл по боковой поверхности можно вычислить

с

помощью

теоремы

о среднем:

 

J в аз

z <Bj > Sy

 

 

 

 

 

 

где

 

 

3T

значение

 

вектора

индукции на

боковой поверхности^

 

среднее

 

С учетом написаннох’о выше

имеем:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В1п3Г

В2п32 + < Ѵ 3<Г = О.

 

 

 

Устремим высоту цилиндра

ь

 

к нулю.

Очевидно, что при h —» О :

 

 

 

 

31- " 3о .32- " 3о. 3^ ° -

 

 

 

 

Поэтому

в

пределе

ь —>0

получим:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1іГ В2п^3о= 0

 

 

 

 

 

 

и, посколы<у

з Д г . о ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВШ= В2п

>

 

 

 

 

( 81)

 

 

 

 

 

 

 

 

индукции на грани“

т .е . нормальная составляющая вектора магнитной

це двух сред непрерывна.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Учитывая,

что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1п -

 

 

 

2

/ ■ г ^ г п ’

 

 

 

 

 

 

 

,ul Hln*B n~

 

 

 

 

 

 

величина

и,

вообще

говоря,

не равна величине

^

, ТО

 

 

 

J ’’

JL„

Z

я ± ±

1 .

 

 

 

^

'

 

 

 

 

 

т Д 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н2п

 

/ ч

Г

 

 

 

 

 

 

 

іи видим, что нормальная составляющая вектора напряженности маг­

нитного

поля па границе

раздела .^вух сред

терпит разрыв.

 

51


2. Получим граничное условие для тангенциальной составляющей вектора напряженности магнитного поля. Условие выводится аналогич­ но выводу условия для тангенциальной составляющей вектора напря­ женности электрического поля. Значения величин, используемых при выводе, дано на рис. 2 б. Это условие выводится с помощью уравне­ ния Максвелла (60):

 

 

 

 

 

 

гоѣ

 

Н =

j /

 

 

 

 

 

 

По-прежнему считаем, что вместо

границы

раздела имеется тонкий

переходный слой,в пределах которого проводимость

изменяется

очень быстро, но остается непрерывной.

Проинтегрируем уравнение

(60) по достаточно малой прямоугольной

площадке

з ,

пересекающей

поверхность

раздела

и органиченнои

контуром

Ъ

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( гоѣВДЗІѢЩЗ

)

і

dS

I .

 

Левую часть

этого равенства9преобразу3емпо теореме Стокса (п .8. ) :

 

 

j гоѣН dS :: J

н dl =

j

 

Hdl +

j

Hdl

+ /

Hdl

 

(

 

3

 

 

Ь

 

X.

 

С

I r

 

 

I °f

 

 

Hdi

=

 

 

 

/ \ '

 

2

 

 

 

 

J

IkjI 1 ,0 0 8 (5 ,,£ );

 

Hn i.,,J

Sal

=Ін^і2сов(н2, - а і ^ : - н 2ііг

1-J

 

 

^

 

 

 

 

 

 

lg

 

 

 

 

^

где

 

 

o o efH ^ d l,),

-H 2^Hicoe(H2, - d l ) .

 

 

Интеграл

по

i r

вычиоляется

 

при

помощи теоремы

о среднем:

 

 

 

 

0С -*■

'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т.о.

имеем:

 

{ гн d l =,<Нг>1*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И п ^ - і '^ ѣ ’-г +

 

15'= J

 

 

 

ПУСТЬ

1 < у -» 0

, ПРИ

ЭТОМ '

l ^

l g

—* 1 о ,

lj-T > 0 ,

 

 

а

ток

I

выразится

через поверхностный ток,

который

течет по по­

верхности и

пересекает отрезок,

і

Б пределе

поэтому получим:

 

 

 

 

 

“i t

Н2Ѣ -

1

 

-

 

 

 

 

 

 

(82)

 

 

 

 

 

 

 

 

О

 

 

 

 

 

 

 

52


где i - плотность поверхностного тока, текущего в направлении,

перпендикулярном тому, в котором выбираются тангенциальные состав­ ляющие напряженности магнитного поля.

T.O., тангенциальная составляющая вектора напряженности магнитного поля терпит разрыв непрерывности, если на границе раз дела протекают поверхностные токи; если они отсутствуют, то тан­ генциальная составляющая напряженности магнитного поля непрерывна:

 

 

HI t = H2t .

 

 

 

 

 

15.

Магнетики в стационарном магнитном поле.

 

 

 

 

1 * Магнетиками

называются вещества, способные оказывать влияние

на

магнитное поле,

возбуждая

 

либо видоизменяя его.

При по­

мещении их во внешнее магнитное поле они приобретают магнитный

момент, т .е . намагничиваются. Интенсивность

інаиагиичивания

опи­

сывается вектором

намагничивания

I,

который

определяется

как

маг­

нитный момент <1М

единицы объема

магнетика.

Т .о ., магнитный момент

сШ

элемента объема dV магнетика

равен:

 

 

 

<ІМ= Т аѵ ■

Величина вектора намагничивания I связана с первоначальным внеш­ ним магнитным полем равенством:

і

г \ н •

'

Коэффициент X называется

коэффициентом магнитной восприимчивости,

который характеризует способность веществ ішіагничиватъсп.

Влияние намагничивания магнетиков па магнитное поле анало­ гично влиянию поляризации диэлёктриков на электрическое поле. Нали­ чие магнитного момента у каждого элемента объема приводит к тому,

что магнитный момент порождает дополнительное магнитное поле, ко-

53


горое складываемся с внешним магнитным полем. Различие состоит в том, что в диэлѳктрикахдополнителъное поле всегда направлено про­

тивоположно первоначальному внешнему полю,т*е. полное поле всегда меньше первоначального. В магнетиках дополнительное поле монет быть направлено как в направлении первоначального поля, так и

противоположно ему. Магнетики, у которых дополнительное магнитное

поле направлено в ту же сторону, что и первоначальное, называют парамагнетиками. Магнетики, у которых дополнительное магнитное поле направлено противоположно первоначальному, называются диа-

магнетиками.Т .о .. парамагнетики усиливают магнитное поле, а диа­ магнетики ослабляют его. При исчезновении первоначального магннг-

чного поля дополнительное поле тоже исчезает:

диамагнетики

и

парамагнетики размагничиваются.

Но имеется еще іретиіі класс магне­

тиков, у которых дополнительное магнитное поле не исчезает при

 

исчезновении внешнего поля, т .е .

магнетики,

которые обладают

оста­

точным намагничиванием. Такие магнетики называются ферромагнетиками

2 . Рассмотрим векторный потенциал нри наличии магнетиков. Выра­ жение для него можно получить аналогично тому, как было получено

выражение для скалярного потенциала при наличиидиэлектрика.

Полное магнитное поле при наличии магнетика является суммой

двух полей: I)' магнитного поля

то.ков проводимости, векторный потен­

циал которого

обозначим Аj ; 2)

дополнительного магнитного ноля, воз­

никающего за

счет намагничивания магнетика. Векторный потенциал его

обозначим А2.

 

 

 

Поэтому

векторный потенциал

А полного магнитного поля равен:

 

А = Ат + А0

1

 

1

С.

где

54


Из формулы (80) следует,

что

векторный потенциал А, порождается

магнитным моментом dM

:

 

,,

0

t ë P J .

4Х

гэ

Используя связь магнитного момента с вектором намагниченности (83)

получим:

и, - *0(1.71

*т l^ s J d V

и, следовательно,

 

 

X2 = ^ j ^ d V .

 

 

 

 

у Г

 

воспользупеь уже

Этой формуле целесообразно 'придать другой вид,

известной формулой

из

векторного

анализа (п .Іб ), которая в данном

случае

имеет вид:

г о Ь ( І )шХ ro t i

+ [graäl , J ]m

 

 

- ir o tT +[п |^ 5- i r o t ? - t l i S

 

 

Г

'

 

Здесь г — по-прежнему

радиус-вектор, проведенный Из элемента

объема

dV в точку,

в которой вычисляется поле.

Т .о ., выражение

для потенциала

преобразуется

к следующему виду:

 

А2

âV - ^ ^ r o t C|)i5T *

Второй

интеграл преобразуем с помощью і£ор:.і^лы

векторного анализа-

(п .9).

При этом учтем,

что?согласно равенству

(64), вектор намагни­

чивания

I претерпевает

разрыв на

границе междуразличными магне-!-

тиками и на границе межд/магнетиком и вакуумом. Поэтому, чтобы

применить формулу

(п.9), необходимо выделить границы разрыва век-

торной

функции I,

как это уже делалось при рассмотрении диэлект­

рика в электростатическом поле.

 

 

Значения величин, необходимых при выводе формулы, указаны Н£

рис. 4

 

,

 

 

Теперь sn

-поверхность, ограничивающая рассматриваемый

объем,

а S

- поверхность раздела магнетиков, на

которой вектор І

претерпевает

разрыв и котооую веделяеы из области

и.'ггег’чірсзалня

 

 

 

‘ 55