פרק 3ב - קוואזיסטטיקה: Difference between revisions

From EM Fields - TAU
Jump to navigation Jump to search
RonelM (talk | contribs)
No edit summary
RonelM (talk | contribs)
No edit summary
Line 29: Line 29:
|}
|}


<math display="block">(1)\text{ } \nabla \times E = -\mu_0 \frac{\partial H}{\partial t}</math><math display="block">(2)\text{ }\nabla \times H = \epsilon_0 \frac{\partial E}{\partial t} + J</math><math display="block">(3)\text{ }\nabla \cdot (\epsilon_0 E) = \rho</math><math display="block">(4) \text{ }\nabla \cdot (\mu_0 H) = 0</math>
== משוואות מקסוול - משטר קוואזיסטטי ==
כנקודת התחלה לקירוב הקוואזיסטטי, השדות משתנים  לאט בזמן:
 
<math display="block">\frac{\partial}{\partial t} \longrightarrow 0</math>נרצה לדעת ולתאר עבור אילו פרמטרים של המערכת הקירוב הזה רלוונטי.
 
== הטור הקוואזיסטטי ==
נרשום את השדות באמצעות טור:
 
<math display="block">\vec E(\vec r,t) = \sum_{n=0}^\infty \vec E^{(n)} (\vec r, t)
\text{ ; }
\vec H(\vec r,t) = \sum_{n=0}^\infty \vec H^{(n)} (\vec r, t) </math>כאשר n הוא סדר האיבר בטור.
 
זהו טור אסימפטוטי ביחס ל <math>\frac{\partial}{\partial t} \longrightarrow 0</math>:
 
<math display="block">\lim_{\frac{\partial} {\partial t}\rightarrow 0} \frac{E^{(n)}} {E^{(n-1)}} << 1</math>נרשום טור זהה למקורות:
 
<math display="block">\vec J (\vec r, t) = \sum_{n=0}^\infty \vec J ^{(n)} (\vec r, t) \text{ ; } \rho (\vec r, t) = \sum_{n=0}^\infty \vec \rho ^{(n)} (\vec r, t) </math>נשים לב כי קיימים מספר הבדלים בטור חזקות שהגרנו עד כה, לבין טור אסימפטוטי.
 
=== טור חזקות רגיל ===
נגדיר לפונקציה טור חזקות סביב <math>x_0</math>:
 
<math display="block">f(x) = \sum_{n=0}^\infty b_n (x - x_0)^n</math>אם רדיוס ההתכנוס של הטור הוא R, אז לכל <math>|x-x_0|<R</math>
 
שארית הטור:
 
<math display="block">\epsilon_N = \sum_{n=N+1}^\infty b_n (x - x_0)^n</math>מתקיים:
 
<math display="block">\lim_{N\rightarrow \infty} \epsilon_N = 0</math>
 
=== טור אסימפטוטי ===
אם לפונקציה יש פיתוח סביב <math>x_0</math>:
 
<math display="block">f(x) \sim \sum_{n=0}^\infty a_n \phi_n (x - x_0)</math><math display="block">\lim_{x\rightarrow x_0} \frac{\phi_{n+1}}{\phi_n}=0</math>עבור <math>x\rightarrow x_0</math> השגיאה מקיימת:
 
<math display="block">\epsilon_N = [f(x) - \sum_{n=0}^N a_n \phi_n (x-x_0) ] << \phi_N (x-x_0)</math>הטור לא חייב:
 
* להיות טור מתכנס
* עבור <math>x\neq x_0</math> לשפר את דיוק הקירוב כאשר מוסיפים איברים נוספים!
 
{| class="wikitable"
|+נסכם את ההבדלים:
!
!טור אסימפטוטי
!טור חזקות "רגיל"
|-
|N
|<math>N \text{ is const}</math>
|<math>N\rightarrow \infty</math>
|-
|<math>x</math>
|<math>x \rightarrow x_0</math>
|<math>x \text{ is const}</math>
|-
|<math>\epsilon_N</math>
|<math>\epsilon_N << \phi_N</math>
|<math>\epsilon_N \rightarrow 0</math>
|}
 
 
 
 
</div>
</div>

Revision as of 17:03, 23 December 2021

תזכורות

בהרצאה 1 קיבלנו את משוואות מקסוול, ובהרצאה 2 את תנאי השפה.

תנאי שפה משוואה
שדה חשמלי – אי-רציפות רכיב ניצב לשפה n^(ϵ0E2ϵ0E1)=η ×E=μ0Ht
שדה חשמלי – רציפות רכיב משיק לשפה n^×(E2E1)=0 ×H=ϵ0Et+J
שדה מגנטי – רציפות רכיב ניצב לשפה n^(μ0H2μ0H1)=0 (ϵ0E)=ρ
שדה מגנטי – אי-רציפות רכיב משיק לשפה n^×(H2H1)=K (μ0H)=0
חוק שימור המטען על שפה n^(J2J1)+2DK=ηt J=ρt

משוואות מקסוול - משטר קוואזיסטטי

כנקודת התחלה לקירוב הקוואזיסטטי, השדות משתנים לאט בזמן:

t0נרצה לדעת ולתאר עבור אילו פרמטרים של המערכת הקירוב הזה רלוונטי.

הטור הקוואזיסטטי

נרשום את השדות באמצעות טור:

E(r,t)=n=0E(n)(r,t) ; H(r,t)=n=0H(n)(r,t)כאשר n הוא סדר האיבר בטור.

זהו טור אסימפטוטי ביחס ל t0:

limt0E(n)E(n1)<<1נרשום טור זהה למקורות:

J(r,t)=n=0J(n)(r,t) ; ρ(r,t)=n=0ρ(n)(r,t)נשים לב כי קיימים מספר הבדלים בטור חזקות שהגרנו עד כה, לבין טור אסימפטוטי.

טור חזקות רגיל

נגדיר לפונקציה טור חזקות סביב x0:

f(x)=n=0bn(xx0)nאם רדיוס ההתכנוס של הטור הוא R, אז לכל |xx0|<R

שארית הטור:

ϵN=n=N+1bn(xx0)nמתקיים:

limNϵN=0

טור אסימפטוטי

אם לפונקציה יש פיתוח סביב x0:

f(x)n=0anϕn(xx0)limxx0ϕn+1ϕn=0עבור xx0 השגיאה מקיימת:

ϵN=[f(x)n=0Nanϕn(xx0)]<<ϕN(xx0)הטור לא חייב:

  • להיות טור מתכנס
  • עבור xx0 לשפר את דיוק הקירוב כאשר מוסיפים איברים נוספים!
נסכם את ההבדלים:
טור אסימפטוטי טור חזקות "רגיל"
N N is const N
x xx0 x is const
ϵN ϵN<<ϕN ϵN0