Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении

Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении - student2.ru

Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении - student2.ru

Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении - student2.ru

Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении - student2.ru

Ещё более упростить формулы для потенциалов можно, используя для Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении - student2.ru приближение:

Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении - student2.ru ( )

При этом полное время запаздывания слагается из двух частей: Первая, Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении - student2.ru , называемая временем запаздывания системы, представляет время распространения электромагнитного поля от начала координат до точки наблюдения. Вторая, Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении - student2.ru , называемая собственным запаздыванием – это время, требующееся для распространения поля, в пределах системы. По порядку величины Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении - student2.ru ,так что при Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении - student2.ru собственное запаздывание Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении - student2.ru .

В принципе, плотность заряда можно разложить по малому параметру Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении - student2.ru :

Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении - student2.ru ( )

При этом, однако, Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении - student2.ru не должна являться быстро изменяющийся функцией своего аргумента, т.е. за врем Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении - student2.ru я конфигурация зарядов в системе не должно успеть сильно измениться. За время Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении - student2.ru заряды проходят путь Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении - student2.ru .Если этот путь мал по сравнению с размерами системы, то есть

Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении - student2.ru или Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении - student2.ru ( )

то разложение ( ) правомерно.

Подставляя тогда ( ) в ( ) и ограничившись членами разложения с наименьшими степенями Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении - student2.ru получим

Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении - student2.ru

где Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении - student2.ru .Слагаемое Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении - student2.ru мало по сравнению с Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении - student2.ru на достаточно большом удалении от системы.

Т.к. в формуле все величины берутся в один и тот же момент времени, то Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении - student2.ru - это просто полный заряд системы в момент времени Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении - student2.ru . Для электронейтральной системы он равен нулю. В этом случае

Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении - student2.ru ( )

Воспользовавшись уравнением непрерывности перепишем интеграл в правой части

Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении - student2.ru

Последний интеграл удобно вычислить в координатном представлении

Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении - student2.ru

где Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении - student2.ru и Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении - student2.ru – границы области движения зарядов, на которой плотность тока обращается в ноль.

В векторном виде будем иметь

Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении - student2.ru ( )

Подставляя ( ) в ( ) находим

Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении - student2.ru ( )

Аналогично, для потенциала получаем

Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении - student2.ru ( )

Так что

Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении - student2.ru ( )

Введем понятие дипольного момента Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении - student2.ru системы зарядов:

Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении - student2.ru ( )

Например, для системы состоящей из двух равных по величине и противоположных по знаку зарядов, Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении - student2.ru , именуемой диполем

Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении - student2.ru Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении - student2.ru

Теперь, используя определение ( ), мы видим, что

Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении - student2.ru

Здесь мы учили, что Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении - student2.ru - переменная интегрирования, независимая от Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении - student2.ru . Следовательно

Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении - student2.ru ( )

Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении - student2.ru ( )

Итак, в рассматриваемом приближении потенциалы поля вдали от системы определяются значением производной по времени от её дипольного момента. Поэтому такое приближение называется дипольным. Оно применимо при выполнении условия ( ).

Легко проверить, что в этом приближении потенциалы удовлетворяет калибровке Лоренца

Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении - student2.ru

Смысл полученных результатов прост: при движении зарядов в системе (изменений её дипольного момента) в окружающим пространстве возникает электромагнитном поле.

Потенциалы этого поля убывает по закону Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении - student2.ru , в то время как потенциалы электростатического поля по закону Потенциал электромагнитного поля вдали от излучателей в дипольном приближении - student2.ru .

Система неравномерного движущихся зарядов является излучателем.

Наши рекомендации