المساعد الشخصي الرقمي

مشاهدة النسخة كاملة : الكهرومغناطيسية الكلاسيكسة و معادلاتها



mehachi
05-06-2008, 05:51 PM
السلام عليكم و رحمة الله و بركاته ..

اعزائي اعضاء منتدى العلوم الهندسية الكرام ...

ضمن سلسلة مواضيعي الحصرية ساتناول في هذا الموضوع نبذة عن الكهرومغناطيسية الكلاسيكية ..احد فروع الفيزياء و الهندسة الكهربائية المهمة جداً...



--------------------------------------------------------------------------------


الكهرومغناطيسية الكلاسيكية هي عبارة عن نظرية طُورت خلال القرن التاسع عشر ، و تم تطويرها بالدرجة الاساس عبر

( جيمس كلارك ماكسويل ) ..الذي يعتبر اب هذا العلم الواسع ...

تقدم هذه النظرية وصفاً دقيقاً للظاهرة الكهرومغناطيسية ، متى ما كانت مقاييس الاطوال النسبية و قوة الحقل المغناطيسي كبيرة بما فيه الكفاية بحيث يكون تاثير ميكانيكا الكم ( Quantum Mechanica ) اقرب الى الاهمال ( اي لا تنطبق قوانين ميكانيكا الكم ) هنا ..

و تعد معادلات ماكسويل و قوة لورنتز هما الاساس لهذا العلم الواسع ..



--------------------------------------------------------------------------------


ما هي قوة لورنتز ؟

الحقل المغناطيسي يؤثر بقوة تسمى قوة لورنتز على الجزيئات ( او الجسيمات ) المشحونة الداخلة و نص القانون هو :



حيث ان جميع الرموز الغامقة هي متجهات ( Vectors ) و ليست ثابتا رقمياً ..

F هي القوة التي تواجهها الشحنة q .. بينما E هي قوة المجال الكهربائي عند نقطة q ..

v هي سرعة الشحنة q ...و ايضاً B هي قوة المجال المغناطيسي عند نقطة q ..



--------------------------------------------------------------------------------


يعرف المجال الكهربائي E في المعادلة السابقة بمعادلة مشابهة هي :

و ان q0 معروفة بـ ( شحنة اختبارية ) .. حجم الشحنة لا يهم فعلاً هنا لطالما كانت صغيرة كفاية بحيث لا تؤثر على المجال الكهربائي بوجودها المجرد ...

اذن ما الغرض من هذا القانون ؟ على الرغم من ان وحدة المجال الكهربائي E هي نيوتن / كولوم ، الا انها تساوي ايضاً فولت / متر و كما يلي :



بحيث ان : n هو عدد الشحنات ..

q هي كمية الشحنة المرتبطة بـ عدد ( i ) من الشحنات ...

ri هي موقع عدد الـ ( i ) من الشحنات ...

r هي الموقع الذي يجري حساب قيمة المجال الكهربائي فيه ...

و ε 0 هي ثابت قيمته :

و القانون اعلاه لا يمثل الا قانون كولوم فقط ..بالتقسيم على q1 .. اضافة شحنات متعددة و تغيير عملية الجمع الى تكامل ينتج :



بحيث ان : p هي كثافة الشحنة كدالة للموقع ..

r unit هي وحدة المتجه الذي يؤشر من نقطة dV إلى نقطة في الفضاء يجري حساب E عندها و r هي المسافة من النقطة التي يجري حساب E عندها إلى نقطة الشحنة ..

كلا المعادلتين اعلاه مربكتين في التعامل الرياضي ، خاصة اذا اراد احدنا حساب E كدالة للموقع ..

لذلك هنا معادلة قياسية ممكن ان تساعد معادلة الطاقة الكهربائية الكامنة و تسمى ايضا بمعادلة الفولطية و هي :



بحيث ان φ E

هي الطاقة الكهربائية الكامنة و s هي المسار الذي يؤخذ التكامل عليه ..

و للأسف فان هذا القانون له محاذير في الاستعمال .. فمن معادلات ماكسويل يتضح جلياً ان : ليست دائماً صفراً ولذلك فان القانون اعلاه ليس كافياً وحده لتعريف المجال الكهربائي..

لذلك اصبح مفروضاً إضافة عامل تصحيح و الذي يتم بالدرجة الاساس بطرح مشتقة الزمن للمتجه A ..( ! )..

و باستعمال مقياس التحويلات المناسب بامكاننا تعريف V بقيمة صفر و تعريف E بالكامل على انها المشتقة السالبة للزمن للمتجه A ..

و تتم هذه العملية لانها : 1 ) للارباك الذي يحصل في التعامل مع القانون و لاهميته البالغة ..

2) لم يعد يلبي متطلبات مقياس لورنتز ..

و لذلك و من تعريف الشحنة يتضح ان قيمة المجال الكهربائي كدالة للموقع هي :



و ينتهي هذا القانون ليصبح :



حيث ان p هي كثافة الشحنة ..

لاحظ ان القيمة الناتجة للمجال الكهربائي هي قيمة متجهة مما يعني انها ستجمع مع قيم مجالات كهربائية اخرى كمتجه ..

و من هذا المفهوم بالعودة الى القوانين السابقة لا نجد ان المجال الكهربائي ما هو الا :



--------------------------------------------------------------------------------


ساورد الآن قوانين ماكسويل و جاوس بالكامل ( للاهمية البالغة ) :

قانون جاوس :

قانون جاوس للمغناطيسية :

معادلة ماكسويل - فارادي :

قانون امبير :



--------------------------------------------------------------------------------


صيغ القوانين بشكل التكامل :

قانون جاوس بشكل التفاضل :

بشكل التكامل :

قانون جاوس للمغناطيسية بشكل التفاضل :

بشكل التكامل :

و باقي القوانين التي ذكرت اعلاه هي بصيغة التفاضل اما بصيغة التكامل فهي :



و



:eh_s (17):eh_s (9):

أحمد شريف غانم
05-06-2008, 06:08 PM
اخي الكريم

موضوع جميل لكن لي بعض الملاحظات


السلام عليكم و رحمة الله و بركاته ..

اعزائي اعضاء منتدى العلوم الهندسية الكرام ...


نحن هنا في منتدى الفيزياء التعليمي وليس العلوم الهندسيه


-------------

ثم ان القوانين والصيغ الرياضيه غير متوفره في المقال

-------------

اقترح نقل الموضوع الى منتدى الفيزياء الكهربيه والمغناطيسيه والالكترونيه

تقبل مروري وتحملني على هذه الملاحظات

دموع صامتة
05-07-2008, 10:32 PM
يعطيك العافية............. ما قصرت