Конспекты лекций по электродинамике. Розман Г.А. - 21 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

21
∫∫
=
=
=
= ldA
t
SdA
t
rotSdArot
t
SdB
t
ldE
r
rrrrrr
r
r
r
.
Ïåðåíåñ¸ì ïðàâóþ ÷àñòü íàëåâî è îáúåäèíèì äâà èíòåãðàëà:
=
+ 0ld
t
A
E
r
r
r
.
Ïîêàæåì, ÷òî çíà÷åíèå èíòåãðàëà íå èçìåíèòñÿ, åñëè ê
ïîäûíòåãðàëüíîé ôóíêöèè ïðèáàâèòü ïîëíûé äèôôåðåíöèàë íåêîòîðîé
ïðîèçâîëüíîé ôóíêöèè. Îáîçíà÷èì ýòó ôóíêöèþ
ϕ
, òîãäà ïîëíûé
äèôôåðåíöèàë:
ldl
l
d
rr
0
=
ϕ
ϕ
,
l
ϕ
- ñêîðîñòü èçìåíåíèÿ
ϕ
ïî l (â íàïðàâëåíèè l),
0
l
r
- åäèíè÷íûé îðò
ýòîãî íàïðàâëåíèÿ
ld
r
. Ïðîâåðèì, ÷òî ýòî äåéñòâèòåëüíî ÿâëÿåòñÿ
ïîëíûì äèôôåðåíöèàëîì. Ñîñòàâèì óñëîâèå ïîëíîãî äèôôåðåíöèàëà
(èíòåãðàë ïî çàìêíóòîìó êîíòóðó äîëæåí ðàâíÿòüñÿ íóëþ):
0cos
00
=====
∫∫∫∫
ϕ
ϕ
α
ϕϕ
ϕ
ddl
dl
d
ldl
dl
d
ldl
dl
d
d
rrrr
,
ãäå
α
 óãîë ìåæäó
0
l
r
è
ld
r
, à
ϕ
ϕ
=
0
l
dl
d
r
. Òàêèì îáðàçîì, ïðèáàâëåíèå
ϕ
grad
íå äàñò èçìåíåíèÿ:
0=
+
+
ldA
t
E
r
r
r
ϕ
.
Òàê êàê êîíòóð èíòåãðèðîâàíèÿ íå ðàâåí íóëþ, òî èíòåãðàë áóäåò
ðàâåí íóëþ â òîì ñëó÷àå, êîãäà ïîäûíòåãðàëüíîå âûðàæåíèå ðàâíî íóëþ.
Ñëåäîâàòåëüíî:
ϕ
=
t
A
E
r
r
.
       r r     ∂    r r         ∂     r r             ∂ r r       ∂ r r
     ∫ Edl = − ∂t ∫ BdS = −∫ ∂t rotAdS = −∫ rot ∂t AdS = −∫ ∂t Adl .
     Ïåðåíåñ¸ì ïðàâóþ ÷àñòü íàëåâî è îáúåäèíèì äâà èíòåãðàëà:
                                 r
                           r ∂A  r
                          E+
                          
                          
                             ∫  ∂t
                                    dl = 0 .
                                   
                                   
    Ïîêàæåì, ÷òî çíà÷åíèå èíòåãðàëà íå èçìåíèòñÿ, åñëè ê
ïîäûíòåãðàëüíîé ôóíêöèè ïðèáàâèòü ïîëíûé äèôôåðåíöèàë íåêîòîðîé
ïðîèçâîëüíîé ôóíêöèè. Îáîçíà÷èì ýòó ôóíêöèþ ϕ , òîãäà ïîëíûé
äèôôåðåíöèàë:
                               ∂ϕ r r
                          dϕ =    l 0 dl ,
                               ∂l
 ∂ϕ                                                  r
    - ñêîðîñòü èçìåíåíèÿ ϕ ïî l (â íàïðàâëåíèè l), l 0 - åäèíè÷íûé îðò
 ∂l
                         r
ýòîãî íàïðàâëåíèÿ dl . Ïðîâåðèì, ÷òî ýòî äåéñòâèòåëüíî ÿâëÿåòñÿ
ïîëíûì äèôôåðåíöèàëîì. Ñîñòàâèì óñëîâèå ïîëíîãî äèôôåðåíöèàëà
(èíòåãðàë ïî çàìêíóòîìó êîíòóðó äîëæåí ðàâíÿòüñÿ íóëþ):
                 dϕ r r       dϕ r r           dϕ
         ∫ dϕ = ∫ dl        ∫
                     l 0 dl =
                              dl
                                 l 0 dl cosα =
                                               dl    ∫
                                                  dl = dϕ = 0 , ∫
                   r      r     dϕ r
ãäå α – óãîë ìåæäó l 0 è dl , à    l 0 = ∇ϕ . Òàêèì îáðàçîì, ïðèáàâëåíèå
                                dl
gradϕ íå äàñò èçìåíåíèÿ:

                           r       ∂ r         r
                          ∫  E + ∂t A+ ∇ϕ dl = 0 .
     Òàê êàê êîíòóð èíòåãðèðîâàíèÿ íå ðàâåí íóëþ, òî èíòåãðàë áóäåò
ðàâåí íóëþ â òîì ñëó÷àå, êîãäà ïîäûíòåãðàëüíîå âûðàæåíèå ðàâíî íóëþ.
Ñëåäîâàòåëüíî:
                                   r
                             r    ∂A
                             E=−     − ∇ϕ .
                                  ∂t



                                          21