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杰斐缅柯方程

Jefimenko's equations

solution for electric field and magnetic field due to a distribution of moving electric charges and electric current in space

在电磁学里,给予含时电荷密度分布和电流密度分布,可以使用杰斐缅柯方程 来计算电场和磁场。这方程因其发现者物理学家欧雷格·杰斐缅柯而命名。杰斐缅柯方程是麦克斯韦方程组对于这些电荷密度分布和电流密度分布的解答。

摘自维基百科「傑斐緬柯方程式」,CC BY-SA 4.0

类型
方程
命名来源
奥列格·叶菲缅科
研究学科
电场、磁场
学科
物理学
基于
毕奥-萨伐尔定律
主题
电场、磁场

相关科学家

百科正文

本条目中,矢量与标量分别用粗体与斜体显示。例如,位置矢量通常用 r 表示;而其大小则用 r 来表示。检验变数或场变数的标记的后面没有单撇号“ ' ”;源变数的标记的后面有单撇号“ ' ”。

在真空内的电磁场

在真空内,电场 E 和磁场 B 可以用杰斐缅柯方程表达为: (公式略)、 (公式略);

其中, r 是场位置, r ' 是源位置, t 是现在时间, t_(r) 是推迟时间, ε ₀ 是电常数, μ ₀ 是磁常数, ρ 是电荷密度, (公式略) 定义为电荷密度对于时间的偏导数, J 是电流密度, (公式略) 定义为电流密度对于时间的偏导数, V' 是体积分的空间, d³r ' 是微小体元素。

推导

给予电荷密度分布 ρ (r ', t) 和电流密度分布 J (r ', t),推迟标势 Φ (r, t) 和推迟矢势 A (r, t) 分别用方程定义为(参阅推迟势) (公式略)、 (公式略)。

推迟时间 t_(r) 定义为现在时间 t 减去光波传播的时间: (公式略);

其中, c 是光速。

在这两个非静态的推迟势方程内,源电荷密度和源电流密度都跟推迟时间 t_(r) 有关,而不是跟时间无关。

推迟势与电场 E、磁场 B 的关系分别为 E =-∇ Φ -(∂ A)/(∂ t)、 B =∇ × A。

设定 (公式略) 为从源位置到场位置的分离矢量: (公式略)。

场位置 r、源位置 r ' 和时间 t 都是自变数。分离矢量 (公式略) 和其大小 (公式略) 都是应变数,跟场位置 r、源位置 r ' 有关。推迟时间 (公式略) 也是应变数,跟时间 t、分离距离 (公式略) 有关。

推迟标势 Φ (r, t) 的梯度是 (公式略)。

注意到 (公式略)、 (公式略)。

所以,源电荷密度 ρ (r ', t_(r)) 的梯度是 (公式略);

其中, ρ (r ', t_(r)) 定义为 (公式略)。

将这公式代入,推迟标势 Φ (r, t) 的梯度是 (公式略)。

推迟矢势 A (r, t) 对于时间的偏导数为: (公式略)。

综合前面这两个公式,可以得到电场的杰斐缅柯方程。同样方法,可以得到磁场的杰斐缅柯方程。

在介质内的电磁场

对于任意介质,将前面所述电场和磁场的方程加以延伸,可以从电荷密度 ρ、电流密度 J、电极化强度 P、磁化强度 M,计算出电场 E、电位移 D、磁感应强度 B、磁场强度 H。

以上内容摘自维基百科「傑斐緬柯方程式」,按 CC BY-SA 4.0 使用,去掉了参考文献、外部链接等尾部小节,公式改写成了纯文本。全文、配图和出处见原文。

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