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达朗贝尔方程

在经典电动力学中,将描述电磁波所满足的一个微分方程组称作达朗贝尔方程(英文:d'Alembert equation)。达朗贝尔方程是一个非齐次英语Homogeneity and heterogeneity波动方程[1]

形式

达朗贝尔方程的形式如下:

 
 

其中 磁矢势 电势 真空光速[1]

推导

经典电动力学中的麦克斯韦方程组如下所示

 
 
 
 

且有 

 无源性可以引入磁矢势 ,有 ,代入麦克斯韦方程组的第一式得 。这说明矢量 无旋场,可以用标量势 的负梯度描述:

 

也即 

因此

 
 

 ,代入并整理得

 
 

采用洛伦茨规范,即 ,可得

 
 

此即达朗贝尔方程,其自由项为电流密度电荷密度

参考资料

  1. ^ 1.0 1.1 郭硕鸿. 《电动力学(第三版)》. 北京: 高等教育出版社. 2008. ISBN 978-7-04-023924-9.

达朗贝尔方程, 在经典电动力学中, 将描述电磁波的势所满足的一个微分方程组称作, 英文, alembert, equation, 是一个非齐次, 英语, homogeneity, heterogeneity, 的波动方程, 形式, 编辑的形式如下, displaystyle, boldsymbol, nabla, boldsymbol, frac, frac, partial, boldsymbol, partial, boldsymbol, displaystyle, boldsymbol, nabla, var. 在经典电动力学中 将描述电磁波的势所满足的一个微分方程组称作达朗贝尔方程 英文 d Alembert equation 达朗贝尔方程是一个非齐次 英语 Homogeneity and heterogeneity 的波动方程 1 形式 编辑达朗贝尔方程的形式如下 2 A 1 c 2 2 A t 2 m 0 J displaystyle boldsymbol nabla 2 boldsymbol A frac 1 c 2 frac partial 2 boldsymbol A partial t 2 mu 0 boldsymbol J 2 f 1 c 2 2 f t 2 r e 0 displaystyle boldsymbol nabla 2 varphi frac 1 c 2 frac partial 2 varphi partial t 2 frac rho varepsilon 0 其中A displaystyle boldsymbol A 为磁矢势 f displaystyle varphi 为电势 c displaystyle c 为真空光速 1 推导 编辑经典电动力学中的麦克斯韦方程组如下所示 E B t displaystyle boldsymbol nabla times boldsymbol E frac partial boldsymbol B partial t H D t J displaystyle boldsymbol nabla times boldsymbol H frac partial boldsymbol D partial t boldsymbol J D r displaystyle boldsymbol nabla cdot boldsymbol D rho B 0 displaystyle boldsymbol nabla cdot boldsymbol B 0 且有D e 0 E B m 0 H displaystyle boldsymbol D varepsilon 0 boldsymbol E boldsymbol B mu 0 boldsymbol H 由B displaystyle boldsymbol B 的无源性可以引入磁矢势A displaystyle boldsymbol A 有B A displaystyle boldsymbol B boldsymbol nabla times boldsymbol A 代入麦克斯韦方程组的第一式得 E A t 0 displaystyle boldsymbol nabla times left boldsymbol E frac partial boldsymbol A partial t right 0 这说明矢量E A t displaystyle boldsymbol E frac partial boldsymbol A partial t 是无旋场 可以用标量势f displaystyle varphi 的负梯度描述 E A t f displaystyle boldsymbol E frac partial boldsymbol A partial t boldsymbol nabla varphi 也即E f A t displaystyle boldsymbol E boldsymbol nabla varphi frac partial boldsymbol A partial t 因此 A m 0 J m 0 e 0 t f m 0 e 0 2 A t 2 displaystyle boldsymbol nabla times left boldsymbol nabla times boldsymbol A right mu 0 boldsymbol J mu 0 varepsilon 0 frac partial partial t left boldsymbol nabla varphi right mu 0 varepsilon 0 frac partial 2 boldsymbol A partial t 2 2 f t A r e 0 displaystyle boldsymbol nabla 2 varphi frac partial partial t left boldsymbol nabla cdot boldsymbol A right frac rho varepsilon 0 而m 0 e 0 1 c 2 displaystyle mu 0 varepsilon 0 frac 1 c 2 代入并整理得 2 A 1 c 2 2 A t 2 A 1 c 2 f t m 0 J displaystyle boldsymbol nabla 2 boldsymbol A frac 1 c 2 frac partial 2 boldsymbol A partial t 2 boldsymbol nabla left boldsymbol nabla cdot boldsymbol A frac 1 c 2 frac partial varphi partial t right mu 0 boldsymbol J 2 f t A r e 0 displaystyle boldsymbol nabla 2 varphi frac partial partial t left boldsymbol nabla cdot boldsymbol A right frac rho varepsilon 0 采用洛伦茨规范 即 A 1 c 2 f t 0 displaystyle boldsymbol nabla cdot boldsymbol A frac 1 c 2 frac partial varphi partial t 0 可得 2 A 1 c 2 2 A t 2 m 0 J displaystyle boldsymbol nabla 2 boldsymbol A frac 1 c 2 frac partial 2 boldsymbol A partial t 2 mu 0 boldsymbol J 2 f 1 c 2 2 f t 2 r e 0 displaystyle boldsymbol nabla 2 varphi frac 1 c 2 frac partial 2 varphi partial t 2 frac rho varepsilon 0 此即达朗贝尔方程 其自由项为电流密度和电荷密度 参考资料 编辑 1 0 1 1 郭硕鸿 电动力学 第三版 北京 高等教育出版社 2008 ISBN 978 7 04 023924 9 取自 https zh wikipedia org w index php title 达朗贝尔方程 amp oldid 58036608, 维基百科,wiki,书籍,书籍,图书馆,

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