פרק 4 - עבודה ואנרגיה: Difference between revisions

From EM Fields - TAU
Jump to navigation Jump to search
RonelM (talk | contribs)
Created page with "<div lang="he" dir="rtl" class="mw-content-rtl"> </div>"
 
RonelM (talk | contribs)
No edit summary
Line 1: Line 1:
<div lang="he" dir="rtl" class="mw-content-rtl">
<div lang="he" dir="rtl" class="mw-content-rtl">
== אינטואיציה ==
מה ההספק שהמקור מספק בבעיה הזו?
<math display="block">P_{out} = v(t)\cdot i(t) = v(t) [i_L + i_C + i_R] =
v(t)\cdot i_L + v(t) \cdot i_C + v(t) \cdot i_R =
L\cdot \dot{i_L} \cdot i_L + v \cdot c \cdot \dot{v} + v \cdot \frac{v}{R} =
\frac{1}{2} \frac{\partial}{\partial t} (L \cdot i_L^2) + \frac{1}{2} \frac{\partial}{\partial t} (C  \cdot v^2) + \frac{v^2}{R}</math><math display="block">P_{out} = \frac{\partial}{\partial t} \underbrace{(\frac{1}{2}L i_L^2)}_{u_M}
+
\frac{\partial}{\partial t} \underbrace{(\frac{1}{2} C v^2)}_{u_E} +
\underbrace{\frac{v^2}{R}}_{P_{\text{resistor loss}}}</math>ולכן, שטף ההספק הנכנס למעגל:
=== <math display="block">P_{out} = \frac{\partial}{\partial t} (u_M + u_E) +
\underbrace{P_{loss}}_{>0}</math>חוקי שימור - חוק שימור המטען ===
<math display="block">\oiint \vec J \cdot \hat n ds = =\frac{d}{dt} \iiint \rho dV</math>
=== חוקי שימור - חוק שימור התנע ===
<math display="block">\vec F = \frac{d \vec p}{dt} / \cdot \vec p</math><math display="block">\Rightarrow \vec F \cdot \vec p = \vec p \frac{d\vec p}{dt}</math>התנע הוא <math>\vec p = m \vec v</math>, ולכן:
<math display="block">\vec F \cdot m \vec v = \frac{\partial}{\partial t} [(\vec p \cdot \vec p)/2]</math><math display="block">\int \vec F \vec v =\int \frac{\partial}{\partial t}
\underbrace{(\frac{|p|^2}{2m})}_{\text{kinetic energy}}</math>ולכן:
<math display="block">W = \int \vec F \cdot \vec v
=
\frac{1}{2m} (p_f^2 - p_i^2)</math>
=== כוח לורנץ ===
נניח כי יש מטען ρ, צפיפות זרם <math>\vec J = \rho \vec v</math>, ויש גם שדה חשמלי ומגנטי.
<math display="block">\underbrace{p}_{\text{lorentz force}} =
\underbrace{\iiint}_{\text{system}} (\rho \vec E  +
\underbrace{\mu_0 \rho \vec v \times \vec H}_{\text{prependicular to }\vec v\Rightarrow =0}
)
\cdot \vec v dv =
\iiint \vec E \cdot \rho \vec v dv =\iiint \vec E \cdot \vec J dv</math>נשתמש בזהות:
<math display="block">\nabla \cdot (E \times H ) = H \cdot (\nabla \times E) - E \cdot (\nabla \times H)</math>נציב ב <math>\vec E \cdot \vec J</math> את:
<math display="block">J = \nabla \times \vec H - \epsilon_0 \frac{\partial \vec E}{\partial t}</math>ונקבל:
<math display="block">\vec E \cdot \vec J = \vec E \cdot (\nabla \times \vec H - \epsilon_0 \frac{\partial E}{\partial t}) =
-\epsilon_0 \vec E \frac{\partial \vec E}{\partial t} + \vec H \cdot \underbrace{(\nabla \times E)}
_{=-\mu_0\frac{\partial \vec H}{\partial t}} -
\nabla \cdot (\vec E \times \vec H) =
- \epsilon_0 \vec E \frac{\partial E}{\partial t} - \mu_0 \vec H \frac{\partial H}{\partial t}
- \nabla \cdot (\vec E \times \vec H)</math>נציב את הביטוי, בתוך האינטגרל, ונקבל:
<math display="block">\iiint \vec E \cdot \vec J dV =
\iiint [\frac{\partial}{\partial t}( -\frac{\epsilon_0}{2} |E|^2 - \frac{\mu_0}{2} |H|^2) -
\nabla \cdot (\vec E \times \vec H)] dV</math>






</div>
</div>

Revision as of 17:44, 8 January 2022

אינטואיציה

מה ההספק שהמקור מספק בבעיה הזו?

Pout=v(t)i(t)=v(t)[iL+iC+iR]=v(t)iL+v(t)iC+v(t)iR=LiL˙iL+vcv˙+vvR=12t(LiL2)+12t(Cv2)+v2RPout=t(12LiL2)uM+t(12Cv2)uE+v2RPresistor lossולכן, שטף ההספק הנכנס למעגל:

Pout=t(uM+uE)+Ploss>0חוקי שימור - חוק שימור המטען

Jn^ds==ddtρdV

חוקי שימור - חוק שימור התנע

F=dpdt/pFp=pdpdtהתנע הוא p=mv, ולכן:

Fmv=t[(pp)/2]Fv=t(|p|22m)kinetic energyולכן:

W=Fv=12m(pf2pi2)

כוח לורנץ

נניח כי יש מטען ρ, צפיפות זרם J=ρv, ויש גם שדה חשמלי ומגנטי.

plorentz force=system(ρE+μ0ρv×Hprependicular to v=0)vdv=Eρvdv=EJdvנשתמש בזהות:

(E×H)=H(×E)E(×H)נציב ב EJ את:

J=×Hϵ0Etונקבל:

EJ=E(×Hϵ0Et)=ϵ0EEt+H(×E)=μ0Ht(E×H)=ϵ0EEtμ0HHt(E×H)נציב את הביטוי, בתוך האינטגרל, ונקבל:

EJdV=[t(ϵ02|E|2μ02|H|2)(E×H)]dV