פרק 4 - עבודה ואנרגיה: Difference between revisions
Jump to navigation
Jump to search
Created page with "<div lang="he" dir="rtl" class="mw-content-rtl"> </div>" |
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?
ולכן, שטף ההספק הנכנס למעגל:
חוקי שימור - חוק שימור המטען
חוקי שימור - חוק שימור התנע
התנע הוא , ולכן:
ולכן:
כוח לורנץ
נניח כי יש מטען ρ, צפיפות זרם , ויש גם שדה חשמלי ומגנטי.
נשתמש בזהות:
נציב ב את:
ונקבל:
נציב את הביטוי, בתוך האינטגרל, ונקבל: