ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΠΕΔΙΟ

Παρουσίαση

Στο παρόν βιβλίο επιχειρείται μια -κατά το δυνατό- ολοκληρωμένη παρουσίαση της βασικής θεωρίας του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου, με στόχο την κάλυψη του αντίστοιχου γνωστικού αντικειμένου στη σπουδή, κυρίως, των επιστημών του ηλεκτρολόγου μηχανικού και της εφαρμοσμένης φυσικής.
Ως προς τη μεθοδολογία που επιλέγεται για τη θεμελίωση της βασικής ηλεκτρομαγνητικής θεωρίας, αντί μίας των δύο ευρύτατα γνωστών "σχολών", επιχειρείται ένας συγκερασμός τους, και προκρίνεται η λεγόμενη "υβριδική" μεθοδολογία, η οποία συνδυάζει τη σαφήνεια και απλότητα της μίας ("ιστορική-πειραματική" μέθοδος), με τη μαθηματική αυστηρότητα και ακρίβεια της άλλης ("μαθηματική-αξιωματική" μέθοδος).
Η οργάνωση και πραγμάτευση της ύλης γίνεται με τέτοιον τρόπο ώστε η λεπτομερής μελέτη και διερεύνηση των σχετικών θεωρητικών φυσικών εννοιών, αρχών και νόμων να συνοδεύεται από τη συστηματική περιγραφή και ανάπτυξη τεχνικών και μεθόδων για την πρακτική αξιοποίησή τους σε ποικίλες εφαρμογές. Επίσης, για την καλύτερη αποσαφήνιση των σχετικών εννοιών και φαινομένων, κάθε κεφάλαιο συμπληρώνεται με την παράθεση κατάλληλα επιλεγμένων παραδειγμάτων και ικανού αριθμού λυμένων και άλυτων ασκήσεων και προβλημάτων.
Ως προς τα κυριότερα θέματα που εξετάζονται, αρχικά περιγράφονται τα βασικά φαινόμενα του ηλεκτροστατικού και μαγνητοστατικού πεδίου, και στη συνέχεια μελετάται το χρονικό μεταβαλλόμενο πεδίο με την ανάπτυξη και κατάδειξη της σημασίας των εξισώσεων του Maxwell. Πολλές ενότητες του βιβλίου που, είτε προηγούνται (π.χ. συστήματα ηλεκτρικών γειωτών, μαγνητικά κυκλώματα, ύλη στο πεδίο, υπολογιστικές μέθοδοι επίλυσης προβλημάτων του πεδίου), είτε έπονται της ανάπτυξης των εξισώσεων του Maxwell (π.χ. ηλεκτρομαγνητική επαγωγή, διάδοση-ανάκλαση-διάθλαση-οδήγηση ηλεκτρομαγνητικού κύματος, γραμμές μεταφοράς, ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία) περιλαμβάνουν -πέραν από τη συστηματική θεωρητική ανάπτυξη των υπό μελέτη θεμάτων- τις από αυτήν απορρέουσες ειδικές εφαρμογές και την υπόδειξη τρόπων και τεχνικών για τη βέλτιστη σχεδίαση και υλοποίηση των σχετικών διατάξεων και συστημάτων.
Το βιβλίο απευθύνεται, κυρίως, σε φοιτητές ή αποφοίτους Ηλεκτρολογικών ή Φυσικών Τμημάτων ΑΕΙ και ΤΕΙ και καλύπτει αντικείμενα που στην ελληνική βιβλιογραφία περιγράφονται και με τους εναλλακτικούς τίτλους: "Ηλεκτρομαγνητικά Πεδία", "Ηλεκτρομαγνητισμός", "Εφαρμοσμένος Ηλεκτρομαγνητισμός", "Ηλεκτροτεχνία", "Ηλεκτροδυναμική". (Από την παρουσίαση στο οπισθόφυλλο του βιβλίου)

Περιεχόμενα

ΕΙΣΑΓΩΓΗ
1. ΟΙ ΒΑΣΙΚΟΙ ΝΟΜΟΙ ΤΟΥ ΗΛΕΚΤΡΟΣΤΑΤΙΚΟΥ ΠΕΔΙΟΥ
Μονάδες και σύμβολα φυσικών μεγεθών
Προθέματα φυσικών μεγεθών
Αγωγοί, μονωτικά υλικά, ηλεκτρικές δράσεις
Νόμος του Coulomb
Δυνάμεις σε σύστημα πολλών σημειακών φορτίων
Διανεμημένα ηλεκτρικά φορτία
Δυνάμεις σε σύστημα σημειακών και διανεμημένων φορτίων
Πεδίο - Γενικοί ορισμοί
Ηλεκτρική πεδιακή ένταση Ε
Το έργο των δυνάμεων του ηλεκτρικού πεδίου
Ο νόμος του αστροβίλου του ηλεκτρικού πεδίου
Η περιστροφή της ηλεκτρικής έντασης Ε
Βαθμωτό ηλεκτρικό δυναμικό
Σχέση μεταξύ της έντασης Ε και του δυναμικού φ
Η κλίση της βαθμωτής συνάρτησης φ
Υπέρθεση δυναμικών
Ισοδυναμικές επιφάνειες
Ηλεκτρικό κέντρο βάρους
Πολυπολικό ανάπτυγμα δυναμικού
Ηλεκτρικές δυναμικές γραμμές
Διηλεκτρική μετατόπιση - Ηλεκτρική ροή
Νόμος του Gauss
Η απόκλιση της διηλεκτρικής μετατόπισης
Σωλήνες ηλεκτρικής ροής
Θεώρημα του Earnshaw
Συνθήκες στις διαχωριστικές επιφάνειες
Προβλήματα
2. ΑΓΩΓΟΙ, ΠΥΚΝΩΤΕΣ, ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΠΕΔΙΟΥ
Αγώγιμα σώματα
Το πεδίο στο εσωτερικό και στην επιφάνεια των αγωγών
Διανομή των φορτίων στις επιφάνειες των αγωγών
Ηλεκτρικό πεδίο σε κοιλότητες αγωγών
Το θεώρημα της αμοιβαιότητας του Green
Εξισώσεις Laplace, Poisson του δυναμικού φ
Πυκνωτής - Χωρητικότητα
Χωρητικότητες απλών διατάξεων
Συνδεσμολογίες πυκνωτών
Συντελεστές δυναμικού
Μερικές χωρητικότητες
Χωρητικότητα λειτουργίας
Ενέργεια ηλεκτρικού πεδίου
Ενέργεια πεδίου σημειακών και διανεμημένων φορτίων
Ενέργεια πεδίου συστήματος αγωγών
Ενέργεια πυκνωτή
Η ενέργεια ως συνάρτηση της έντασης του ηλεκτρικού πεδίου
Η ενέργεια του πεδίου σ' ένα μη γραμμικό μέσο
Το θεώρημα της ελάχιστης ενέργειας
Απόδειξη του θεωρήματος της ελάχιστης ενέργειας
Ηλεκτροστατικές δυνάμεις
Πίεση στην επιφάνεια αγωγών
Δυνάμεις σε συστήματα αγωγών
Δυνάμεις στους οπλισμούς πυκνωτή
Δύναμη σε διηλεκτρική πλάκα
Προβλήματα
3. Η ΥΛΗ ΣΤΟ ΠΕΔΙΟ
Πόλωση διηλεκτρικού
Φορτία πόλωσης
Τα πεδιακά μεγέθη σε διηλεκτρικά μέσα
Συνθήκες στη διαχωριστική επιφάνεια δύο διηλεκτρικών
Συνθήκες στις επιφάνειες αγωγών
Σχέσεις μεταξύ των ρ, ρb, και ρt
Πόλωση σε μερικές απλές διατάξεις
Πόλωση διηλεκτρικού στο πεδίο επίπεδου πυκνωτή
Διηλεκτρικά στρώματα μεταξύ των οπλισμών σφαιρικού πυκνωτή
Μη ομογενές διηλεκτρικό σε κυλινδρικό πυκνωτή
Δυνάμεις σε διηλεκτρικά υλικά
Οι δυνάμεις στα φορτία του συστήματος
Οι δυνάμεις στα δίπολα του διηλεκτρικού
Συνολική δύναμη
Η συνολική δύναμη από την κατανομή της στον χώρο
Η συνολική δύναμη από την κατανομή της στην επιφάνεια - Τανυστής ηλεκτροστατικής τάσης του Maxwell
Δυνάμεις στη διαχωριστική επιφάνεια δύο διηλεκτρικών
"Διαχωριστική" δύναμη σε φορτισμένο κύλινδρο
Προβλήματα
4. ΜΕΘΟΔΟΙ ΕΠΙΛΥΣΗΣ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΩΝ ΤΟΥ Η/Σ ΠΕΔΙΟΥ
Το θεώρημα της μοναδικότητας
Μέθοδος ηλεκτρικού κατοπτρισμού
Φορτίο πάνω από αγώγιμο επίπεδο
Φορτίο στη γωνία δύο τεμνόμενων αγώγιμων επιπέδων
Φορτίο ανάμεσα σε δύο παράλληλες αγώγιμες πλάκες
Φορτίο έξω από αγώγιμη σφαίρα
Γραμμικό φορτίο παράλληλο προς αγώγιμο κύλινδρο
Δύο παράλληλοι, φορτισμένοι κύλινδροι, άπειρου μήκους, με ίσες ακτίνες και αντίθετα φορτία
Φορτισμένος κύλινδρος, παράλληλος προς αγώγιμο επίπεδο
Υπολογισμός μερικών χωρητικοτήτων με τη μέθοδο των ηλεκτρικών ειδώλων
Γραμμικό φορτίο παράλληλο στη διαχωριστική επιφάνεια δύο διηλεκτρικών μέσων
Επίλυση προβλημάτων με συναρτήσεις μιγαδικής μεταβλητής [...]
5. ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΠΕΔΙΟ ΡΟΗΣ ΜΟΝΙΜΩΝ ΡΕΥΜΑΤΩΝ
6. ΤΟ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΠΕΔΙΟ
7. ΤΟ ΜΑΓΝΗΤΟΣΤΑΤΙΚΟ ΠΕΔΙΟ
8. ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΕΠΑΓΩΓΗ
9. ΚΙΝΗΣΗ ΦΟΡΤΙΣΜΕΝΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ
10. ΣΙΔΗΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΑ ΥΛΙΚΑ - ΜΑΓΝΗΤΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ
11. ΧΡΟΝΙΚΑ ΜΕΤΑΒΑΛΛΟΜΕΝΑ ΠΕΔΙΑ
12. ΕΠΙΠΕΔΟ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΚΥΜΑ
13. ΑΝΑΚΛΑΣΗ ΚΑΙ ΔΙΑΘΛΑΣΗ ΕΠΙΠΕΔΟΥ ΚΥΜΑΤΟΣ
14. ΓΡΑΜΜΕΣ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ
15. ΚΥΜΑΤΟΔΗΓΟΙ
16. ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ
ΠΑΡΑΡΤΗΜΑΤΑ:
-ΜΟΝΑΔΕΣ ΚΑΙ ΣΤΑΘΕΡΕΣ
-ΔΙΑΝΥΣΜΑΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ
-ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΣ ΣΥΝΤΕΤΑΓΜΕΝΩΝ
-ΧΡΗΣΙΜΕΣ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΕΣ ΤΑΥΤΟΤΗΤΕΣ
-Η ΣΥΝΑΡΤΗΣΗ ΔΕΛΤΑ ΤΟΥ DIRAC
-ΑΠΑΝΤΗΣΗ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΠΕΡΙΤΤΗ ΑΡΙΘΜΗΣΗ
ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΕΛΛΗΝΙΚΩΝ ΟΡΩΝ
ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΞΕΝΩΝ ΟΝΟΜΑΤΩΝ