Ηλεκτροδυναμική

• Main Authors: Περιβολαρόπουλος, Λέανδρος, Perivolaropoulos, Leandros
• Format: 1
• Language: Greek
• Published: 2022
• Subjects: Ηλεκτρικό πεδίο; Μαγνητικό πεδίο; Εξισώσεις Maxwell; Ηλεκτρομαγνητικά κύματα; Ηλεκτρομαγνητική επαγωγή; Ηλεκτρομαγνητικός τανυστής; Nόμος Gauss; Nόμος Faraday; Nόμος Ampere; Νόμος Lentz; Σχετικιστική ηλεκτροδυναμική; Ηλεκτροστατική; Μαγνητοστατική; Διηλεκτρικά; Μαγνητικά υλικά; Electric field; Magnetic field; Maxwell equations; Electromagnetic waves; Electromagnetic induction; Electromagnetic tensor; Gauss law; Faraday law; Ampere law; Lentz law; Relativistic electrodynamics; Electrostatics; Magnetostatics; Dielectrics; Magnetic materials

Στόχος του παρόντος βιβλίου είναι η μελέτη του ηλεκτρικού και του μαγνητικού πεδίου σε στατικά και χρονοεξαρτώμενα φυσικά συστήματα. Μεγάλο μέρος του βιβλίου επικεντρώνεται στην περιγραφή των διάφορων μορφών των εξισώσεων Maxwell και στην ανάπτυξη τεχνικών για την επίλυσή τους και την εύρεση των ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων που προκύπτουν από δεδομένες κατανομές φορτίων και οριακές/αρχικές συνθήκες. Για παράδειγμα, η εισαγωγή του βαθμωτού και του διανυσματικού δυναμικού αποτελεί μια χρήσιμη τεχνική για την επίλυση των εξισώσεων Maxwell. Στο εισαγωγικό μαθηματικό μέρος του βιβλίου (κεφάλαιο 1) γίνεται μια ανασκόπηση βασικών εννοιών διανυσματικής ανάλυσης, οι οποίες είναι απαραίτητες για την περιγραφή των διανυσματικών συναρτήσεων που αντιστοιχούν στο ηλεκτρικό και στο μαγνητικό πεδίο, καθώς και των αντίστοιχων ολοκληρωτικών και διαφορικών εξισώσεων, με επίλυση των οποίων μπορούν να προκύψουν τα πεδία αυτά. Στο πρώτο μέρος του βιβλίου (κεφάλαια 2-7) μελετώνται στατικά φυσικά συστήματα και αναπτύσσονται μέθοδοι υπολογισμού ηλεκτρομαγνητικών πεδίων στα συστήματα αυτά. Στο δεύτερο μέρος του βιβλίου (κεφάλαια 8-15) εισάγεται ο πλήρης φορμαλισμός των εξισώσεων Maxwell σε χρονοεξαρτώμενα συστήματα, όπου γίνονται φανερές η συσχέτιση και η ενοποίηση του ηλεκτρικού με το μαγνητικό πεδίο, αφού μεταβαλλόμενο ηλεκτρικό πεδίο μπορεί να προκαλέσει μαγνητικό πεδίο και αντιστρόφως. Η ενοποίηση αυτή γίνεται ακόμα πιο ξεκάθαρη στο κεφάλαιο 10, όπου εισάγονται ο σχετικιστικός φορμαλισμός της ηλεκτροδυναμικής και ο ηλεκτρομαγνητικός τανυστής που εμπεριέχει τις συνιστώσες του ηλεκτρικού και του μαγνητικού πεδίου σε μια ενιαία σχετικιστική οντότητα. Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα και η παραγωγή τους (ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία) εισάγονται, επίσης, και μελετώνται στο δεύτερο μέρος του βιβλίου, αποκαλύπτοντας επίσης την ενιαία φύση του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου.