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 86: Line 86:
|<math>\epsilon_N \rightarrow 0</math>
|<math>\epsilon_N \rightarrow 0</math>
|}
|}
== משוואות הקוואזיסטטיקה - הקשר בין האברים בטור הקוואזיסטטי ==
נזכיר שכל הקירוב מתבצע עבור <math>\frac{\partial}{\partial t}\rightarrow0</math>.
ניקח לדוגמא את חוק שימור המטען:
<math display="block">\nabla \cdot \vec J = -\frac{\partial \rho}{\partial t}</math>נציב למשוואה את הטור הקוואזיסטטי של J ו ρ:
<math display="block">\nabla \cdot (\vec J^{(0)}+\vec J^{(1)}+\vec J^{(2)}+...) =
-\frac{\partial}{\partial t}( \rho^{(0)} + \rho^{(1)} + \rho^{(2)}+...)</math>נשים לב ש:
<math display="block">\vec J^{(0)} >> \vec J^{(2)} ; \frac{\rho^{(0)}}{T}>> \frac{\partial \rho^{(0)}}{\partial t}</math>ולכן:
<math display="block">\underbrace{\nabla \cdot \vec J^{(0)}}_{\text{zero order}}+
\underbrace{\nabla \cdot \vec J^{(1)}}_{\text{first order}}+
\underbrace{\nabla \cdot \vec J^{(2)}}_{\text{second order}}+ ... =
-\underbrace{\frac{\partial}{\partial t}\rho^{(0)}}_{\text{first order}}
-\underbrace{\frac{\partial}{\partial t}\rho^{(1)}}_{\text{second order}}
-\underbrace{\frac{\partial}{\partial t}\rho^{(2)}}_{\text{third order}}-...</math>ולכן, אם נשווה בין כל סדר בנפרד נקבל:
<math display="block">\begin{cases} \nabla \cdot \vec J ^{(0)}=0 \\
\nabla \cdot \vec J ^{(1)}= -\frac{\partial}{\partial t} \rho ^{(0)} \\
\nabla \cdot \vec J ^{(2)}= -\frac{\partial}{\partial t} \rho ^{(1)} \\
\vdots \end{cases}
</math>נסיק כי גזירה של משתנה בזמן "מורידה" את הסדר שלו.
== משוואות הקוואזיסטטיקה - חוק אמפר ==
חוק אמפר הוא כידוע:<math display="block">\nabla \times \vec H = \epsilon_0 \frac{\partial }{\partial t}\vec E+\vec J
</math>נציב את הטורים, ונקבל:
<math display="block">\nabla \times (H^{(0)} + H^{(1)} + H^{(2)}) =
\epsilon_0 \frac{\partial}{\partial t}(E^{(0)}+E^{(1)} + E^{(2)}) + (J^{(0)} + J^{(1)} + J^{(2)} )</math>ולכן, מהשוואת סדרים נקבל:
<math display="block">\begin{cases}
\nabla \times \vec H^{(0)} = \vec J^{(0)} \\
\nabla \times \vec H^{(1)} = \epsilon_0 \frac{\partial }{\partial t}\vec E^{(0)} +\vec J^{(1)} \\
\nabla \times \vec H^{(2)} = \epsilon_0 \frac{\partial }{\partial t}\vec E^{(1)} +\vec J^{(2)}
\\\vdots \end{cases}</math>
== משוואות הקוואזיסטטיקה - חוק פאראדיי ==
בצורה דומה, נוכל לקבל:
<math display="block">\begin{cases}
\nabla \times E^{(0)} = 0 \\
\nabla \times E^{(1)} = -\mu_0 \frac{\partial H^{(0)}}{\partial t} \\
\nabla \times E^{(2)} = -\mu_0 \frac{\partial H^{(1)}}{\partial t}
\\\vdots \end{cases}</math>
== משוואות הקוואזיסטטיקה - חוקי גאוס ==
<math display="block">\nabla \cdot (\epsilon_0 \vec E) = \rho</math>נשים לב שאין פה נגזרות זמניות, לכן הסדרים יהיו שווים משני הצדדים:
<math display="block">\begin{cases}
\text{first order: } \nabla \cdot (\epsilon_0 E^{(0)}) = \rho ^{(0)} \\
\text{second order: } \nabla \cdot (\epsilon_0 E^{(1)}) = \rho ^{(1)}
\\\vdots \end{cases}</math>אותו הדבר קורה עבור חוק גאוס המגנטי.
== משוואות הקוואזיסטטיקה - תנאי שפה ==
=== שדה חשמלי ===
נציב את הטור הקוואזיסטטי לתנאי השפה של שדה חשמלי ניצב לשפה:
<math display="block">\hat n \cdot \left(\epsilon_{0} \vec{E}_{2}-\epsilon_{0} \vec{E}_{1}\right)=\eta</math>ונקבל:
<math display="block">\begin{cases}
\hat n \cdot (\epsilon_0 E_2^{(0)} - \epsilon_0 E_1^{(0)})=\eta^{(0)} \\
\hat n \cdot (\epsilon_0 E_2^{(1)} - \epsilon_0 E_1^{(1)})=\eta^{(1)}
\\\vdots \end{cases}</math>
=== שימור מטען ===
נציב את הטור הקוואזיסטטי לתוך:
<math display="block">\hat n \cdot (\vec J_2 - \vec J_1) + \nabla_{2D} \cdot \vec K = - \frac{\partial \eta}{\partial t}</math>ונקבל:
<math display="block">\begin{cases}
\hat n \cdot (\vec J_2^{(0)} - \vec J_1^{(0)}) + \nabla_{2D} \cdot \vec K^{(0)} = 0\\
\hat n \cdot (\vec J_2^{(1)} - \vec J_1^{(1)}) + \nabla_{2D} \cdot \vec K^{(1)}
= - \frac{\partial}{\partial t} \eta^{(0) }
\\ \vdots \end{cases}</math>
== משוואות הקוואזיסטטיקה - סיכום ==
נהוג לחלק את הפתרון הקוואזי - סטטי לשני מסלולים:
'''מסלול מגנטו - סטטי:''' אם רק שדה מגנטי מרכיב את סדר האפס.
'''מסלול אלקטרו - סטטי:''' אם רק שדה חשמלי מרכיב את סדר האפס.
{| class="wikitable"
|+
!Order
!Magneto-Quasistatics (MQS)
!Electro-Quasistatics (EQS)
!הערות
|-
|zero
|<math>\begin{cases}
\nabla \times H^{(0)}= J^{(0)} \\
\nabla \cdot (\mu_0 H^{(0 )}) = 0
\end{cases}
+ \text{zero order B.C.}</math>
|<math display="block">\begin{cases}
\nabla \times E^{(0)}=0 \\
\nabla \cdot (\epsilon_0 E^{(0 )}) = \rho^{(0)}
\end{cases}
+ \text{zero order B.C.}</math>
|ניתן להשתמש בזמן כפרמטר,
ולכן נפתור בעיה סטטית
|-
|
| colspan="2" |<math display="block">\begin{cases}
\nabla \cdot J^{(0)} = 0 \\
\hat n \cdot (J_2 ^{(0)} - J_1 ^{(0 )}) + \nabla_S K^{(0)}=0
\end{cases}</math>
|
|-
|first
|<math>\begin{cases}
\nabla \times E^{(1)}= -\mu_0 \partial_{t} H^{(0)} \\
\nabla \cdot (\epsilon_0 E^{(1 )}) = \rho^{(1)}
\end{cases}
+ \text{first order B.C.}</math>
|<math>\begin{cases}
\nabla \times H^{(1)}= \epsilon_0 \partial_{t} E^{(0)} +J^{(1)} \\
\nabla \cdot (\mu_0 H^{(1 )}) = 0
\end{cases}
+ \text{first order B.C.}</math>
|
|-
|
| colspan="2" |<math display="block">\begin{cases}
\nabla \cdot J^{(1)} = -\partial_{t} \rho^{(0)} \\
\hat n \cdot (J_2 ^{(1)} - J_1 ^{(1 )}) + \nabla_S K^{(1)}= - \partial_{t} \eta^{(0)}
\end{cases}</math>
|
|-
|second
|<math>\begin{cases}
\nabla \times H^{(2)}= \epsilon_0 \partial_{t} E^{(1)} +J^{(2)} \\
\nabla \cdot (\mu_0 H^{(2 )}) = 0
\end{cases}
+ \text{second order B.C.}</math>
|<math>\begin{cases}
\nabla \times E^{(2)}= -\mu_0 \partial_{t} H^{(1)} \\
\nabla \cdot (\epsilon_0 E^{(2 )}) = \rho^{(2)}
\end{cases}
+ \text{second order B.C.}</math>
|
|-
|
| colspan="2" |<math display="block">\begin{cases}
\nabla \cdot J^{(2)} = -\partial_{t} \rho^{(1)} \\
\hat n \cdot (J_2 ^{(2)} - J_1 ^{(2 )}) + \nabla_S K^{(2)}= - \partial_{t} \eta^{(1)}
\end{cases}</math>
|
|}
== דוגמא - EQS ==
נתון קבל המוזן ע"י מקור מתח בשני קצותיו (איור 1).
נתון כי <math>d<<L,W</math> ולכן ניתן להזניח אפקטי שפה.
חשבו את השדות בקבל בקירוב הקוואזי סטטי (סדר 0,1,2).
נשים לב:
* השדות בחוץ הם אפס
* על המקורות אין תיקונים מסדר גבוה למתח
=== סדר 0 ===
<math display="block">V(+)=V_0 \cdot cos(\omega t)</math>כאמור, בסדר 0 הזמן הוא "פרמטר" ואנו פותרים בעיה סטטית:
<math display="block">\vec E ^{(0)} = -\frac{V}{d} \hat z = -\frac{V_0}{d} cos(\omega t) \hat z</math>נמצא תנאי שפה, עבור הלוח העליון (בלוח התחתון נקבל תוצאות זהות, עם סימן הפוך):
<math display="block">\eta ^{(0)} = \hat z \cdot (0 - \epsilon_0 \frac{-V(t)}{d} \hat z)=\epsilon_0 \frac{V_0 \cdot cos(\omega t)}{d} </math><math display="block">Q^{(0)}= \eta^{(0)}\cdot LW = \epsilon_0 \frac{V_0 cos(\omega t)}{d}\cdot LW</math>
=== תיקון סדר 1 - זרם דרך המקור (הדופן הלבנה) ===
נפעיל את חוק שימור מטען על הלוח העליון:
<math display="block">I_{out}^{(1)}= -\frac{\partial Q^{(0)} }{\partial t} =
-\frac{\partial}{\partial t} (\epsilon_0 \cdot \frac{LW}{d} \cdot V_0\cdot cos(\omega t))
=
\epsilon_0 \cdot \omega \cdot \frac{LW}{d} \cdot V_0\cdot sin(\omega t)
</math>
מאחר והמקור מפולג באופן אחיד לאורך הדופן, הזרם זורם בו כזרם משטחי:
<math display="block">\vec K^{(1)} \cdot (-\hat z)\cdot L\cdot 2 =
\epsilon_0 \cdot \omega \cdot \frac{LW}{d} \cdot V_0\cdot sin(\omega t) </math><math display="block">\vec K^{(1)} = -
\epsilon_0 \cdot \omega \cdot \frac{W}{2d} \cdot V_0\cdot sin(\omega t) \hat z </math><math display="block">\vec K^{(1)} \hat z \cdot (- \hat z) \cdot 2L=
\epsilon_0 \cdot \omega \cdot \frac{LW}{d} \cdot V_0\cdot sin(\omega t) </math>
=== תיקון סדר 1 - שדה מגנטי ===
מה כיוון <math>H^{(1)} </math>?
לפני תנאי השפה על הלוח העליון:
<math display="block">\hat z \times (0- \vec H) = k \hat x \Rightarrow \vec H = H \hat y  </math>כדי לחשב את גודל הרכיב, נשתמש בחוק אמפר האינטגרלי (הלולאה מסומנת באיור (XXX)):
<math display="block">\oint H^{(1)} \cdot dl =
\epsilon_0 \frac{\partial}{\partial t} \iiint E^{(0)}\cdot \hat n ds +
\underbrace{\iint J^{(1)}\cdot \hat n ds}_{\text{all the passing current}} </math>אגף שמאל:
<math display="block">\oint H^{(1)} \cdot dl = H \cdot D </math>אגף ימין:
<math display="block">\epsilon_0 \frac{\partial}{\partial t} \iiint E^{(0)}\cdot \hat n ds +
\iint J^{(1)}\cdot \hat n ds =
\frac{\partial}{\partial t}(-\frac{V_0 cos(\omega t)}{d}\cdot x \cdot D)
+\epsilon_0 \omega \frac{W}{2d} V_0 sin(\omega t) \cdot D </math>ולכן:
<math display="block">\vec H^{(1)}(x) = \frac{\epsilon_0 V_0}{d} \omega \cdot sin(\omega t ) (x - W/2) \hat y </math>כעת ניתן גם לקבל ביטוי מסודר ל <math>\vec K </math> על הלוח העליון, בעזרת תנאי השפה:
<math display="block">\vec K = \hat z \times (0 - \frac{\epsilon_0 V_0}{d} \omega sin(\omega t) (x - W/2)\hat y) =
\frac{\epsilon_0 V_0}{d} \omega sin(\omega t) (x - W/2) \hat x </math>
=== תיקון סדר 1 - צפיפות זרם משטחית - לוח עליון ===
עשינו מקודם
=== תיקון סדר 2 - שדה חשמלי ===
אמרנו מקודם שאין תיקונים מסדר גבוה למתח, לכן:
<math display="block">V_{source}=
-\int E^{(0)} dz =
V_0 cos(\omega t) </math>
נשתמש ב:
<math display="block">\oint E^{(2)} \cdot dl  = -\mu_0 \frac{\partial}{\partial t}
\iiint H^{(1)}\cdot \hat n ds </math>
באגף שמאל נניח שהשדה החשמלי הוא בכיוון z:
<math display="block">\oint E^{(2)} \cdot dl = - E^{(2)} \cdot D </math>אגף ימין:
<math display="block">-\mu_0 \frac{\partial}{\partial t}
\int \frac{\epsilon_0 V_0}{d} \omega sin(\omega t)(x-W/2) \hat y D dy \cdot \hat y </math>ולכן:
<math display="block">E^{(2)} =
\frac{\omega^2}{2} cos(\omega t) \cdot \frac{\epsilon_0 \mu_0 }{d} V_0 (x^2 - \omega x)\hat z </math>'''מתי הפיתרון תקף?'''
<math display="block">|E^{(2)}|/|E^{(0)}|<<1 </math><math display="block">\frac{|\omega ^2 cos(\omega t) \frac{\epsilon_0 \mu_0  V_0 }{2d} (x^2-Wx)|}
{
    |\frac{V_0 cos(\omega t)}{d}|
}
<<1 </math><math display="block">\Rightarrow \omega ^2 \epsilon_0 \mu_0  \frac{W ^2 }{8}<<1
\Rightarrow (\frac{\omega}{c})^2 << \frac{8}{W^2}
\Rightarrow W << \sqrt{\frac{8}{(2 \pi)^2}} \lambda </math>





Revision as of 20:31, 4 January 2022

תזכורות

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

תנאי שפה משוואה
שדה חשמלי – אי-רציפות רכיב ניצב לשפה n^⋅(ϵ0E→2−ϵ0E→1)=η ∇×E=−μ0∂H∂t
שדה חשמלי – רציפות רכיב משיק לשפה n^×(E→2−E→1)=0 ∇×H=ϵ0∂E∂t+J
שדה מגנטי – רציפות רכיב ניצב לשפה n^⋅(μ0H→2−μ0H→1)=0 ∇⋅(ϵ0E)=ρ
שדה מגנטי – אי-רציפות רכיב משיק לשפה n^×(H→2−H→1)=K→ ∇⋅(μ0H)=0
חוק שימור המטען על שפה n^⋅(J→2−J→1)+∇2D⋅K→=−∂η∂t ∇⋅J=−∂ρ∂t

משוואות מקסוול - משטר קוואזיסטטי

כנקודת התחלה לקירוב הקוואזיסטטי, השדות משתנים לאט בזמן:

∂∂t⟶0נרצה לדעת ולתאר עבור אילו פרמטרים של המערכת הקירוב הזה רלוונטי.

הטור הקוואזיסטטי

נרשום את השדות באמצעות טור:

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

זהו טור אסימפטוטי ביחס ל ∂∂t⟶0:

lim∂∂t→0E(n)E(n−1)<<1נרשום טור זהה למקורות:

J→(r→,t)=∑n=0∞J→(n)(r→,t) ; ρ(r→,t)=∑n=0∞ρ→(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=0∞bn(x−x0)nאם רדיוס ההתכנוס של הטור הוא R, אז לכל |x−x0|<R

שארית הטור:

ϵN=∑n=N+1∞bn(x−x0)nמתקיים:

limN→∞ϵN=0

טור אסימפטוטי

אם לפונקציה יש פיתוח סביב x0:

f(x)∼∑n=0∞anϕn(x−x0)limx→x0ϕn+1ϕn=0עבור x→x0 השגיאה מקיימת:

ϵN=[f(x)−∑n=0Nanϕn(x−x0)]<<ϕN(x−x0)הטור לא חייב:

  • להיות טור מתכנס
  • עבור x≠x0 לשפר את דיוק הקירוב כאשר מוסיפים איברים נוספים!
נסכם את ההבדלים:
טור אסימפטוטי טור חזקות "רגיל"
N N is const N→∞
x x→x0 x is const
ϵN ϵN<<ϕN ϵN→0

משוואות הקוואזיסטטיקה - הקשר בין האברים בטור הקוואזיסטטי

נזכיר שכל הקירוב מתבצע עבור ∂∂t→0.

ניקח לדוגמא את חוק שימור המטען:

∇⋅J→=−∂ρ∂tנציב למשוואה את הטור הקוואזיסטטי של J ו ρ:

∇⋅(J→(0)+J→(1)+J→(2)+...)=−∂∂t(ρ(0)+ρ(1)+ρ(2)+...)נשים לב ש:

J→(0)>>J→(2);ρ(0)T>>∂ρ(0)∂tולכן:

∇⋅J→(0)⏟zero order+∇⋅J→(1)⏟first order+∇⋅J→(2)⏟second order+...=−∂∂tρ(0)⏟first order−∂∂tρ(1)⏟second order−∂∂tρ(2)⏟third order−...ולכן, אם נשווה בין כל סדר בנפרד נקבל:

{∇⋅J→(0)=0∇⋅J→(1)=−∂∂tρ(0)∇⋅J→(2)=−∂∂tρ(1)⋮נסיק כי גזירה של משתנה בזמן "מורידה" את הסדר שלו.

משוואות הקוואזיסטטיקה - חוק אמפר

חוק אמפר הוא כידוע:∇×H→=ϵ0∂∂tE→+J→נציב את הטורים, ונקבל:

∇×(H(0)+H(1)+H(2))=ϵ0∂∂t(E(0)+E(1)+E(2))+(J(0)+J(1)+J(2))ולכן, מהשוואת סדרים נקבל:

{∇×H→(0)=J→(0)∇×H→(1)=ϵ0∂∂tE→(0)+J→(1)∇×H→(2)=ϵ0∂∂tE→(1)+J→(2)⋮

משוואות הקוואזיסטטיקה - חוק פאראדיי

בצורה דומה, נוכל לקבל:

{∇×E(0)=0∇×E(1)=−μ0∂H(0)∂t∇×E(2)=−μ0∂H(1)∂t⋮

משוואות הקוואזיסטטיקה - חוקי גאוס

∇⋅(ϵ0E→)=ρנשים לב שאין פה נגזרות זמניות, לכן הסדרים יהיו שווים משני הצדדים:

{first order: ∇⋅(ϵ0E(0))=ρ(0)second order: ∇⋅(ϵ0E(1))=ρ(1)⋮אותו הדבר קורה עבור חוק גאוס המגנטי.

משוואות הקוואזיסטטיקה - תנאי שפה

שדה חשמלי

נציב את הטור הקוואזיסטטי לתנאי השפה של שדה חשמלי ניצב לשפה:

n^⋅(ϵ0E→2−ϵ0E→1)=ηונקבל:

{n^⋅(ϵ0E2(0)−ϵ0E1(0))=η(0)n^⋅(ϵ0E2(1)−ϵ0E1(1))=η(1)⋮

שימור מטען

נציב את הטור הקוואזיסטטי לתוך:

n^⋅(J→2−J→1)+∇2D⋅K→=−∂η∂tונקבל:

{n^⋅(J→2(0)−J→1(0))+∇2D⋅K→(0)=0n^⋅(J→2(1)−J→1(1))+∇2D⋅K→(1)=−∂∂tη(0)⋮

משוואות הקוואזיסטטיקה - סיכום

נהוג לחלק את הפתרון הקוואזי - סטטי לשני מסלולים:

מסלול מגנטו - סטטי: אם רק שדה מגנטי מרכיב את סדר האפס.

מסלול אלקטרו - סטטי: אם רק שדה חשמלי מרכיב את סדר האפס.

Order Magneto-Quasistatics (MQS) Electro-Quasistatics (EQS) הערות
zero {∇×H(0)=J(0)∇⋅(μ0H(0))=0+zero order B.C. {∇×E(0)=0∇⋅(ϵ0E(0))=ρ(0)+zero order B.C. ניתן להשתמש בזמן כפרמטר,

ולכן נפתור בעיה סטטית

{∇⋅J(0)=0n^⋅(J2(0)−J1(0))+∇SK(0)=0
first {∇×E(1)=−μ0∂tH(0)∇⋅(ϵ0E(1))=ρ(1)+first order B.C. {∇×H(1)=ϵ0∂tE(0)+J(1)∇⋅(μ0H(1))=0+first order B.C.
{∇⋅J(1)=−∂tρ(0)n^⋅(J2(1)−J1(1))+∇SK(1)=−∂tη(0)
second {∇×H(2)=ϵ0∂tE(1)+J(2)∇⋅(μ0H(2))=0+second order B.C. {∇×E(2)=−μ0∂tH(1)∇⋅(ϵ0E(2))=ρ(2)+second order B.C.
{∇⋅J(2)=−∂tρ(1)n^⋅(J2(2)−J1(2))+∇SK(2)=−∂tη(1)

דוגמא - EQS

נתון קבל המוזן ע"י מקור מתח בשני קצותיו (איור 1).

נתון כי d<<L,W ולכן ניתן להזניח אפקטי שפה.

חשבו את השדות בקבל בקירוב הקוואזי סטטי (סדר 0,1,2).

נשים לב:

  • השדות בחוץ הם אפס
  • על המקורות אין תיקונים מסדר גבוה למתח

סדר 0

V(+)=V0⋅cos(ωt)כאמור, בסדר 0 הזמן הוא "פרמטר" ואנו פותרים בעיה סטטית:

E→(0)=−Vdz^=−V0dcos(ωt)z^נמצא תנאי שפה, עבור הלוח העליון (בלוח התחתון נקבל תוצאות זהות, עם סימן הפוך):

η(0)=z^⋅(0−ϵ0−V(t)dz^)=ϵ0V0⋅cos(ωt)dQ(0)=η(0)⋅LW=ϵ0V0cos(ωt)d⋅LW

תיקון סדר 1 - זרם דרך המקור (הדופן הלבנה)

נפעיל את חוק שימור מטען על הלוח העליון:

Iout(1)=−∂Q(0)∂t=−∂∂t(ϵ0⋅LWd⋅V0⋅cos(ωt))=ϵ0⋅ω⋅LWd⋅V0⋅sin(ωt)

מאחר והמקור מפולג באופן אחיד לאורך הדופן, הזרם זורם בו כזרם משטחי:

K→(1)⋅(−z^)⋅L⋅2=ϵ0⋅ω⋅LWd⋅V0⋅sin(ωt)K→(1)=−ϵ0⋅ω⋅W2d⋅V0⋅sin(ωt)z^K→(1)z^⋅(−z^)⋅2L=ϵ0⋅ω⋅LWd⋅V0⋅sin(ωt)

תיקון סדר 1 - שדה מגנטי

מה כיוון H(1)?

לפני תנאי השפה על הלוח העליון:

z^×(0−H→)=kx^⇒H→=Hy^כדי לחשב את גודל הרכיב, נשתמש בחוק אמפר האינטגרלי (הלולאה מסומנת באיור (XXX)):

∮H(1)⋅dl=ϵ0∂∂t∭E(0)⋅n^ds+∬J(1)⋅n^ds⏟all the passing currentאגף שמאל:

∮H(1)⋅dl=H⋅Dאגף ימין:

ϵ0∂∂t∭E(0)⋅n^ds+∬J(1)⋅n^ds=∂∂t(−V0cos(ωt)d⋅x⋅D)+ϵ0ωW2dV0sin(ωt)⋅Dולכן:

H→(1)(x)=ϵ0V0dω⋅sin(ωt)(x−W/2)y^כעת ניתן גם לקבל ביטוי מסודר ל K→ על הלוח העליון, בעזרת תנאי השפה:

K→=z^×(0−ϵ0V0dωsin(ωt)(x−W/2)y^)=ϵ0V0dωsin(ωt)(x−W/2)x^

תיקון סדר 1 - צפיפות זרם משטחית - לוח עליון

עשינו מקודם

תיקון סדר 2 - שדה חשמלי

אמרנו מקודם שאין תיקונים מסדר גבוה למתח, לכן:

Vsource=−∫E(0)dz=V0cos(ωt)

נשתמש ב:

∮E(2)⋅dl=−μ0∂∂t∭H(1)⋅n^ds

באגף שמאל נניח שהשדה החשמלי הוא בכיוון z:

∮E(2)⋅dl=−E(2)⋅Dאגף ימין:

−μ0∂∂t∫ϵ0V0dωsin(ωt)(x−W/2)y^Ddy⋅y^ולכן:

E(2)=ω22cos(ωt)⋅ϵ0μ0dV0(x2−ωx)z^מתי הפיתרון תקף?

|E(2)|/|E(0)|<<1|ω2cos(ωt)ϵ0μ0V02d(x2−Wx)||V0cos(ωt)d|<<1⇒ω2ϵ0μ0W28<<1⇒(ωc)2<<8W2⇒W<<8(2π)2λ