ТОЭ Компьютерный монтаж Основы Flash Corel DRAW Учебник по схемотехнике Законы Кирхгофа P-CAD Autodesk Mechanical Desktop Электротехника Атомная физика Графический пакет OrCAD Теория множеств Оптическая физика Дифференциалы Интегралы Магнитные свойства Зонная теория Квантовая статистика Квантовая физика Магнитное поле Электростатика Геометрическая оптика Основы теории относительности Волновая функция Главную

Условия на границе двух диэлектриков

Рассмотрим поведение векторов E и D на границе раздела однородных изотропных диэлектриков.

Рис. 5.5

Для установления связи между тангенциальными составляющими вектора E по обе стороны границы воспользуемся теоремой о циркуляции вектора E. Выберем контур небольшой длины l, как показано на рис. 5.5 и в предположении, что векторы E1 и E2 с обеих сторон границы постоянны в пределах контура, запишем на основании этой теоремы

 

E2t + E1t' + C' = 0

(5.27)

где проекции вектора E взяты в непосредственной близости от границы раздела на направление обхода контура, указанное на рисунке стрелками, а C' - вклад в циркуляцию от перпендикулярных к границе сторон контура. В пределе при стремящейся к нулю высоте контура этим вкладом можно пренебречь и тогда

E2t + E1t' = 0

(5.28)

Если внутри диэлектрика 1 проекцию вектора E взять не на орт t', а на общий орт t, то так как E1t' = -E1t , то получим

E2t - E1t = 0

(5.29)

или

E2t = E1t

(5.30)

Иными словами, тангенциальная составляющая вектора E одинакова по обе стороны границы раздела.

Заменив согласно (5.26) проекции вектора E проекциями вектора D, деленными на eoe, получим

(5.31)

откуда

(5.32)

Обратимся теперь к нормальной составляющей вектора D. Воспользуемся для этого теоремой Гаусса для этого вектора. Выбирая поверхность интегрирования как показано на рис. 5.4 и следуя тем же рассуждениям, которые привели к выражению (5.18), получим

D2n - D1n= s

(5.33)

Из этого соотношения следует, что при наличии на границе раздела стороннего заряда с поверхностной плотностью s нормальная составляющая вектора D терпит разрыв. При отсутствии стороннего заряда на границе

D1n = D2n

(5.34)

Нормальные составляющие вектора E с разных сторон границы раздела относятся тогда на основании (5.26) , как

(5.35)

 

Рис. 5.6

Как следует из полученных соотношений (5.30) и (5.35) нормальная и тангенциальная составляющие вектора E на границе раздела ведут себя по разному. В результате линии вектора E испытывают преломление (рис. 5.6). Найдем соотношение между углами a1 и a2 для случая, когда сторонних зарядов на границе раздела нет. Как видно из рисунка

(5.36)

Отсюда на основании (5.30) и (5.35) получаем

(5.37)

Если на среда 1 - проводник, а 2 - диэлектрик, то из соотношения (5.33) следует, что

Dn =s,

где n - внешняя к проводнику нормаль. Действительно, т.к. в проводнике E=0, то и P=0. Тогда, так как D = e0E+P, то и D1n =0.

Если к заряженному проводнику прилегает однородный диэлектрик, то на границах диэлектрика выступают связанные поверхностные заряды. Найдем их поверхностную плотность s'. Следуя рассуждениям, которые привели к выводу соотношения (4.1), в данном случае получим для нормальной составляющей вектора E

(5.38)

Но

(5.39)

С учетом (5.39) из (5.38) получим

(5.40)

Основы матричных методов расчета электрических цепей Электростатика Электричество и электромагнетизм

Рассмотренные методы расчета электрических цепей - непосредственно по законам Кирхгофа, методы контурных токов и узловых потенциалов - позволяют принципиально рассчитать любую схему. Однако их применение без использования введенных ранее топологических матриц рационально для относительно простых схем. Использование матричных методов расчета позволяет формализовать процесс составления уравнений электромагнитного баланса цепи, а также упорядочить ввод данных в ЭВМ, что особенно существенно при расчете сложных разветвленных схем.
Переходя к матричным методам расчета цепей, запишем закон Ома в матричной форме.

Магнитное поле, электромагнитное взаимодействие Основы специальной теории относительности Развитие представлений о природе света Электромагнитная теория света Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта Магнитные свойства атомов Электротехника краткий справочник Законы Ома и Кирхгофа для электрической цепи Примеры решения задач по электротехнике Теоретические основы электротехники ТОЭ Метод узловых потенциалов Метод контурных токов Баланс мощностей Резонанс напряжений и токов Лабораторные и курсовые работы Учебник по схемотехнике, альбом схем Курс лекций по атомной физике