Książka stanowi obszerny podręcznik klasycznej teorii pola elektromagnetycznego. Omówione są w nim: zagadnienia wprowadzające z zakresu analizy i rachunku wektorowego, pole elektrostatyczne, elektryczne pole przepływowe, pole magnetyczne, zjawisko indukcji elektromagnetycznej, pole elektromagnetyczne, wolnozmienne pole harmoniczne, fala elektromagnetyczna płaska, linia długa, falowody, światłowody oraz rezonatory.
Duży nacisk jest położony na interpretację fizyczną otrzymywanych równań matematycznych. Każdy fragment teoretyczny jest poparty przykładem wyjaśniającym i uzupełniającym omówione zjawisko polowe.
Teoria i przykłady są bogato zilustrowane starannie dobranymi rysunkami. Dzięki temu trudny z natury rzeczy formalizm matematyczny występuje w teorii pola elektromagnetycznego staje się łatwiejszy do zrozumienia i przyswojenia. Taka prezentacja zagadnień z teorii pola elektromagnetycznego zdecydowanie wyróżnia niniejszy podręcznik od innych pozycji z tej dziedziny wcześniej wydanych w Polsce.
Wydawnictwa Naukowo-Techniczne polecają ten podręcznik studentom i doktorantom rożnych specjalności (elektrotechnika, radiotechnika, telekomunikacja, elektronika) w wyższych szkołach technicznych oraz studentom fizyki w uniwersytetach. Mogą z niego korzystać także inżynierowie, którzy chcieliby uaktualnić i pogłębić wiedzę o podstawowych zjawiskach wykorzystywanych w tym obszarze techniki.
Rozdziały:
Konwencje i ważniejsze oznaczenia
1. Rachunek i analiza wektorowa
1.1. Wielkości skalarne i wektorowe
1.2. Układy współrzędnych
1.2.1. Układ współrzędnych kartezjańskich (prostokątnych)
1.2.2. Układ współrzędnych walcowych (cylindrycznych)
1.2.3. Układ współrzędnych kulistych (sferycznych)
1.2.4. Układ współrzędnych biegunowych (kołowych)
1.3. Algebraiczne operacje wektorowe
1.3.1. Dodawanie i odejmowanie wektorów
1.3.2. Iloczyn skalarny wektorów
1.3.3. Iloczyn wektorowy wektorów
1.3.4. Iloczyn mieszany
1.4. Operator nabla
1.5. Operator Laplace'a (laplasjan)
1.6. Różniczkowanie pól skalarnych i wektorowych względem czasu
1.7. Różniczkowanie wektora wodzącego
1.8. Delta Diraca komputeks.pl
1.9. Pochodna kierunkowa i gradient pola skalarnego
1.9.1. Pochodna kierunkowa
1.9.2. Gradient
1.10. Strumień i dywergencja pola wektorowego
1.10.1. Strumień pola wektorowego
1.10.2. Dywergencja
1.10.3. Twierdzenie Gaussa-Ostrogradskiego
1.11. Cyrkulacja i rotacja pola wektorowego
1.11.1. Całka liniowa i cyrkulacja pola wektorowego
1.11.2. Rotacja
1.11.3. Twierdzenie Stokesa
1.12. Potencjały
1.12.1. Potencjał skalarny
1.12.2. Potencjał wektorowy
2. Pole elektrostatyczne
2.1. Ładunki elektryczne
2.2. Prawo Coulomba
2.3. Natężenie pola elektrycznego
2.4. Potencjał i napięcie elektryczne
2.5. Dielektryki.Polaryzacja i indukcja elektryczna
2.5.1. Zjawisko polaryzacji elektrycznej
2.5.2. Wektor polaryzacji
2.5.3. Związek polaryzacji z budową materii i jej właściwościami elektrycznymi
2.5.4. Wektor indukcji elektrycznej
2.5.5. Prawo Gaussa
2.5.6. Wytrzymałość elektryczna dielektryków
2.6. Pole elektrostatyczne w przewodnikach i w ich otoczeniu
2.6.1. Pole elektryczne przewodnika w równowadze elektrycznej
2.6.2. Przewodnik w polu elektrycznym
2.7. Pole elektryczne na granicy nieciągłości materiałowej
2.8. Równania pola elektrostatycznego
2.9. Pojemność elektryczna.Kondensatory
2.10. Energia pola elektrycznego
2.10.1. Energia układu ładunków punktowych
2.10.2. Energia ciągłego rozkładu ładunków
2.10.3. Energia naładowanego kondensatora
2.10.4. Postać lokalna energii pola elektrycznego
2.11. Obliczanie pól elektrostatycznych
3. Pole przepływowe
3.1. Prąd elektryczny
3.2. Prąd przewodzenia.Prawo Ohma w postaci różniczkowej
3.3. Prąd przesunięcia
3.4. Równanie ciągłości prądu
3.5. Równania pola przepływowego
3.6. Pole przepływowe na granicy nieciągłości materiałowej
3.7. Rezystancja
3.8. Uziomy
3.9. Straty mocy.Prawo Joule'a-Lenza
3.10. Źródło napięcia stałego
3.11. Prawa Kirchhoffa
4. Pole magnetostatyczne
4.1. Prawo Biota-Savarta
4.2. Oddziaływanie pola magnetycznego na ładunki
4.2.1. Siła magnetyczna
4.2.2. Siła działająca na przewód z prądem elektrycznym
4.3. Oddziaływanie pola magnetycznego z materią
4.3.1. Zjawisko magnetyzacji
4.3.2. Wektor magnetyzacji (namagnesowania)
4.3.3. Wektor natężenia pola magnetycznego
4.3.4. Magnetyczne właściwości materii
4.4. Prawo przepływu
4.5. Strumień indukcji magnetycznej
4.6. Równania i potencjały pola magnetostatycznego
4.6.1. Równania pola magnetostatycznego
4.6.2. Skalarny potencjał magnetyczny
4.6.3. Wektorowy potencjał magnetyczny
4.7. Pole magnetyczne na granicy nieciągłości materiałowej
4.8. Indukcyjność własna i wzajemna obwodów
4.8.1. Współczynnik indukcyjności własnej
4.8.2. Współczynnik indukcyjności wzajemnej
4.8.3. Obwody sprzężone magnetycznie
4.9. Energia pola magnetycznego
4.10. Podsumowanie
4.10.1. Obliczanie pola magnetostatycznego
4.10.2. Magnetostatyka a elektrostatyka - podobieństwa i różnice
5. Indukcja elektromagnetyczna
5.1. Zjawisko indukcji elektromagnetycznej
5.2. Zjawisko indukcji własnej i wzajemnej
5.3. Wnioski z prawa Faradaya
5.3.1. Różniczkowa postać prawa Faradaya
5.3.2. Dywergencja indukcji pola magnetycznego
6. Pole elektromagnetyczne
6.1. Równania Maxwella
6.2. Warunki brzegowe
6.3. Moc pola elektromagnetycznego.Twierdzenie Poyntinga
6.4. Falowy charakter pola elektromagnetycznego
6.4.1. Równanie falowe dla pola magnetycznego
6.4.2. Równanie falowe dla pola elektrycznego
6.4.3. Przypadki szczególne
6.4.4. Równanie dla prądu przewodzenia
6.5. Potencjały elektrodynamiczne
6.5.1. Określenie potencjałów
6.5.2. Cechowanie potencjałów
6.5.3. Równanie dla potencjału wektorowego
6.5.4. Równanie dla potencjału skalarnego
6.5.5. Równania dla potencjałów w dielektryku idealnym
6.5.6. Potencjały opóźnione
7. Harmoniczne pole elektromagnetyczne
7.1. Zespolona wartość skuteczna
7.2. Równania Maxwella w postaci zespolonej
7.3. Zależności energetyczne
7.3.1. Gęstość mocy związanej z przepływem prądu
7.3.2. Gęstość mocy i energii pola elektrycznego
7.3.3. Gęstość mocy i energii pola magnetycznego
7.3.4. Zespolony wektor Poyntinga
7.3.5. Twierdzenie Poyntinga
7.3.6. Moc pozorna, czynna i bierna w układzie niezawierającym źródeł
7.3.7. Straty mocy w dielektryku rzeczywistym
7.3.8. Zespolona przenikalność elektryczna
7.3.9. Zespolona przenikalność magnetyczna
7.4. Równania falowe w postaci zespolonej
7.5. Zespolone potencjały elektrodynamiczne
7.6. Promieniowanie
7.6.1. Potencjał wektorowy wytwarzany przez przewodnik liniowy z prądem
7.6.2. Podstawowe założenia upraszczające
7.6.3. Dipol Hertza - promieniowanie dipolowe elektryczne
7.6.4. Promieniowanie dipolowe magnetyczne
7.6.5. Moc i rezystancja promieniowania
7.6.6. Ogólna antena liniowa
8. Wolnozmienne pole harmoniczne
8.1. Przybliżenie quasi-statyczne
8.2. Indukcja elektromagnetyczna w przewodniku nieruchomym
8.3. Prądy wirowe w rozległej płycie
8.4. Zjawisko naskórkowości
8.4.1. Zjawisko naskórkowości w rozległej płycie
8.4.2. Zjawisko naskórkowości w przewodzie walcowym
8.5. Zjawisko zbliżenia w dwóch równoległych płytach
8.6. Modelowanie obwodowe układów polowych
8.6.1. Impedancja własna przewodu
8.6.2. Impedancja własna i wzajemna obwodów sprzężonych magnetycznie
9. Płaska fala elektromagnetyczna
9.1. Płaska fala elektromagnetyczna w dielektryku idealnym
9.2. Harmoniczna fala płaska
9.2.1. Harmoniczna fala płaska w dielektryku bezstratnym
9.2.2. Harmoniczna fala płaska w środowisku dobrze przewodzącym
9.2.3. Polaryzacja fali styczna.pl
9.2.4. Parametry falowe środowiska
9.2.5. Równania Maxwella dla fali płaskiej
9.3. Harmoniczna fala płaska na granicy środowisk – padanie prostopadłe
9.3.1. Zależności ogólne
9.3.2. Padanie prostopadłe na granicę dielektryków bezstratnych
9.3.3. Padanie prostopadłe w układzie dielektryk bezstratny-przewodnik
9.3.4. Padanie prostopadłe w układzie dielektryk bezstratny-przewodnik idealny
9.4. Harmoniczna fala płaska na granicy środowisk - padanie ukośne
9.4.1. Wnioski z prawa Snella
9.4.2. Polaryzacja prostopadła
9.4.3. Polaryzacja równoległa
10. Linie przesyłowe.Linia długa
10.1. Zagadnienia wstępne
10.1.1. Klasyfikacja fal elektromagnetycznych
10.1.2. Klasyfikacja prowadnic EM
10.1.3. Równania pola elektromagnetycznego dla fali prowadzonej
10.2. Fale TEM w liniach przesyłowych
10.2.1. Zależności ogólne
10.2.2. Kabel koncentryczny jako linia przesyłowa TEM
10.3. Linia długa
10.3.1. Schemat zastępczy i równania linii dwuprzewodowej
10.3.2. Linia jednorodna przy wymuszeniu sinusoidalnym
10.3.3. Parametry jednostko we linii długiej
10.3.4. Parametry charakterystyczne (falowe) linii długiej
10.3.5. Linia nieodkształcająca
10.3.6. Impedancja wejściowa linii
10.3.7. Szczególne stany pracy linii długiej
10.3.8. Moc i sprawność linii
10.4. Linia długa bezstratna
10.4.1. Parametry i równania linii bezstratnej
10.4.2. Prąd i napięcie
10.4.3. Stan dopasowania falowego
10.4.4. Stan jałowy
10.4.5. Stan zwarcia
10.4.6. Linia bezstratna obciążona rezystancją
10.4.7. Linia bezstratna obciążona idealną reaktancją
10.4.8. Bezstratna linia długa obciążona dowolną impedancją
10.4.9. Impedancja wejściowa
10.4.10. Moc w linii bezstratnej
10.4.11. Linia bezstratna jako transformator dopasowujący
10.4.12. Wykres Smitha
11. Falowody rurowe o ściankach przewodzących
11.1. Zagadnienia wstępne
11.2. Falowód o przekroju prostokątnym
11.2.1. Fala typu H
11.2.2. Fala typu E
11.3. Falowód o przekroju kołowym
11.3.1. Fala typu H
11.3.2. Fala typu E
11.4. Ogólne właściwości falowodów o ściankach idealnie przewodzących
11.5. Falowody stratne
12. Światłowody
12.1. Falowody dielektryczne
12.2. Światłowód płaski
12.2.1. Fala typu H
12.2.2. Fala typu E
12.3. Światłowód włóknisty o przekroju kołowym
12.3.1. Mody typu H
12.3.2. Mody typu E
12.3.3. Mody mieszane
12.3.4. Światłowody o słabym prowadzeniu.Mody LP
13. Rezonatory
13.1.Rezonatory wnękowe
13.2. Kabel koncentryczny jako rezonator
13.3. Tory przesyłowe jako rezonatory
13.4. Rezonator prostopadłościenny o ściankach przewodzących
13.5. Rezonator cylindryczny o ściankach przewodzących
13.6. Ogólne zależności czasowe i przestrzenne
13.7. Dobroć rezonatora
|
