Различия
Показаны различия между двумя версиями страницы.
| Предыдущая версия справа и слева Предыдущая версия Следующая версия | Предыдущая версия | ||
| electrodynamics:res1.31 [2019/09/13 10:55] – root | electrodynamics:res1.31 [2020/09/19 18:29] (текущий) – root | ||
|---|---|---|---|
| Строка 1: | Строка 1: | ||
| + | 1.31. Найти уравнение силовых линий точечного диполя с дипольным | ||
| + | моментом $\vec{p}$, помещенного в начале координат. Нарисовать | ||
| + | примерный вид силовых линий. | ||
| + | |||
| + | ----- | ||
| + | |||
| + | |||
| + | Для силовых линий характерно, | ||
| + | \[ | ||
| + | \frac{{dy }}{{E_y }} = \frac{{dz }}{{E_z }}. | ||
| + | \] | ||
| + | Аналогично для остальных компонент. | ||
| + | |||
| Выберем систему координат так, что диполь располагается вдоль оси \(z\) сферической системы координат. Уравнение силовых линий поля \(\vec E\) в произвольной ортогональной системе координат записывается в виде | Выберем систему координат так, что диполь располагается вдоль оси \(z\) сферической системы координат. Уравнение силовых линий поля \(\vec E\) в произвольной ортогональной системе координат записывается в виде | ||
| \[ | \[ | ||
| \frac{{h_1 dq_1 }}{{E_1 }} = \frac{{h_2 dq_2 }}{{E_2 }} = \frac{{h_3 dq_3 }}{{E_3 }} | \frac{{h_1 dq_1 }}{{E_1 }} = \frac{{h_2 dq_2 }}{{E_2 }} = \frac{{h_3 dq_3 }}{{E_3 }} | ||
| \] | \] | ||
| - | Используя [[https:// | + | Используя [[https:// |
| - | \(h_r = 1\), \(h_\theta | + | \(h_r = 1\), \(h_\theta |
| \[ | \[ | ||
| - | \frac{{dr}}{{E_r }} = \frac{{rd\theta }}{{E_\theta | + | (1) \hspace{10pt} |
| \] | \] | ||
| + | В [[res1.27|задаче 1.27]] мы нашли поле диполя, | ||
| \[ | \[ | ||
| - | E_r = - \frac{p}{{r^3 }}\cos \theta | + | E_r = (\vec E\cdot \frac{\vec r}{r}) = |
| + | - \frac{p}{{r^3 }}\cos \theta | ||
| \] | \] | ||
| + | где использовали $(\vec p\cdot \vec r) = pr\cos \theta .$ | ||
| + | Компонента $E_\theta $ связана только с первым слагаемым: | ||
| \[ | \[ | ||
| - | E_\theta | + | E_\theta |
| \] | \] | ||
| + | для проекции $E_\theta$ мы выбрали знак " | ||
| + | Подставим, | ||
| \[ | \[ | ||
| - | \frac{{r^3 dr}}{{2p\cos \theta }} = \frac{{r^4 d\theta }}{{p\sin \theta }} | + | \frac{{r^3 dr}}{{2p\cos \theta }} = \frac{{r^4 d\theta }}{{p\sin \theta }} |
| \] | \] | ||
| + | и произведём разделение переменных: | ||
| \[ | \[ | ||
| - | \frac{{dr}}{r} = 2\frac{{d\theta \cos \theta }}{{\sin \theta }} | + | \frac{{dr}}{r} = 2\frac{{d\theta \cos \theta }}{{\sin \theta }}. |
| \] | \] | ||
| + | Равенство может выполняться, | ||
| \[ | \[ | ||
| - | \frac{{dr}}{r} = C_1 = 2\frac{{d\sin \theta }}{{\sin \theta }} = 2\ln \sin \theta | + | \frac{{dr}}{r} = C_1 = 2\frac{{d\sin \theta }}{{\sin \theta }} = 2\ln \sin \theta, |
| \] | \] | ||
| + | следовательно, | ||
| \[ | \[ | ||
| - | \ln r = C_1 = \ln (\sin ^2 \theta) | + | \ln r = C_1 = \ln (\sin ^2 \theta). |
| \] | \] | ||
| + | Таким образом силовые линии описываются семейством кривых: | ||
| + | <WRAP center round box 60%> | ||
| \[ | \[ | ||
| - | \frac{r}{{\sin ^2 \theta }} = \text{const} | + | \frac{r}{{\sin ^2 \theta }} = \text{const} |
| \] | \] | ||
| + | </ | ||
| + | |||
| {{ : | {{ : | ||