Векторное представление поля в пространстве через функции Грина




Интегральные представления

Пусть имеется объект с границей и внешней областью (граница ) с расположенными в ней сторонними возбуждающими токами .

В области волновая функция удовлетворяет уравнению Гельмгольца

, (1)

Волновая функция должна удовлетворять условиям излучения

,

Необходимо получить интегральное представление функции в области . Функция Грина удовлетворяет уравнениям Гельмгольца

, (2)

Для нахождения решения уравнения (1), умножим (1) на , а (2) – на ИУ. Выполняем вычитание левых и правых частей и интегрирование полученных выражений по области . В результате имеем:

Далее выполняем следующие преобразования:

а). поверхностный интеграл заменим контурным при помощи скалярной теоремы Грина

Функции, входящие в интеграл, непрерывны вместе с производными второго порядка везде, вплоть до контура , который должен быть главкой по критерию Ляпунова (в каждой точке контура существует нормаль). Поскольку , а на выполняется условие излучения, то в контурном интеграле остается интеграл по контуру . Во втором слагаемом справа интеграл дает .

Из-за симметрии функции Грина (в функции Грина замена не делается) . В итоге получаем

– внешняя нормаль по отношению к области , - область, где .

В результате, для нахождения решения в некоторой области необходимо располагать сведениями о его поведении на границе .

В контурный интервал входят и .

Если – электрическое поле, то – магнитное поле. Если объект отсутствует, то

 

Интегральные уравнения

Интегральные уравнения позволяют получить более компактные выражения, а ГУ учитываются на этапе вывода ИУ.

Двумерный случай:

Металлический объект:

Е-поляризация, ИУ первого рода. Пусть имеется объект идеально проводящий, , выполняется условие излучения. На поверхности металла выполняется ГУ для полного поля:

,

Считаем, что для полного поля отсутствует зависимость по . Примером такой функции для возбуждающего первичного поля является нить электрического тока :

Учитывая при , получаем ИУ первого рода:

,

- магнитное поле.

На поверхности металла магнитное поле испытывает скачок, пропорциональный поверхностному электрическому току.

 

Н-поляризация. ИУ второго рода. ГУ:

,

Первичное поле возбуждается нитью магнитного тока

На контуре обращается в ноль производная полного поля.

Для гладких тел можно исключить особенность ядра из ИУ

(в смысле главного значения)

Интеграл с сильной особенностью заменяется интегралом в смысле главного значения. Особая точка исключена из области интегрирования в виде выделенного свободного слагаемого.

Получаем ИУ второго рода

 

 

Диэлектрический объект

1). Е-поляризация. Двумерные ИУ второго рода.

Пусть объект характеризуется отличной от нуля диэлектрической проницаемостью. . Выполняется условие убывания поля на бесконечности и граничные условия для полного поля в виде непрерывности касательных составляющих электрического поля и магнитного поля (как в предыдущем случае).

Можно подойти по-другому:

,

– постоянная распространения свободного пространства

– сторонний источник.

Учитывая, что исчезает благодаря выполнению условию излучения, получаем формулу, которая получается в отсутствии объекта

Поле внутри диэлектрика содержится и в свободном члене и под интегралом.

 

 

Векторное представление поля в пространстве через функции Грина

В трехмерном случае при наличии только электрические токи называются функциями Стретона - .

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-01-11 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: