Uploaded by Michael Litke

Undergrad EM final study sheet

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Chapter 2 – Electrostatics
๐‘ญ๐‘ญ =
--1
1
๐‘ž๐‘ž๐‘ž๐‘ž
4๐œ‹๐œ‹๐œ–๐œ–โˆ˜ ๐“‡๐“‡ 2
๏ฟฝ
๐“ป๐“ป
๐‘ญ๐‘ญ = ๐‘„๐‘„๐‘ฌ๐‘ฌ
๐’“๐’“
๐‘‰๐‘‰(๐’“๐’“) ≡ − ∫∞ ๐‘ฌ๐‘ฌ(๐’“๐’“′ ) ⋅ ๐‘‘๐‘‘๐’๐’′ =
๐‘Š๐‘Š =
1
8๐œ‹๐œ‹๐œ–๐œ–โˆ˜
๐‘ž๐‘ž๐‘–๐‘– ๐‘ž๐‘ž๐‘—๐‘—
∑๐‘›๐‘›๐‘–๐‘–=1,๐‘—๐‘—≠๐‘–๐‘–
๐‘Ÿ๐‘Ÿ๐‘–๐‘–๐‘–๐‘–
1
๐‘„๐‘„
๐ถ๐ถ ≡ ๐‘‰๐‘‰
1
4๐œ‹๐œ‹๐œ–๐œ–โˆ˜
๐ถ๐ถโˆฅ ๐‘๐‘๐‘๐‘๐‘๐‘๐‘๐‘๐‘๐‘ =
1
4๐œ‹๐œ‹๐œ–๐œ–โˆ˜
∫
๐œŒ๐œŒ(๐’“๐’“′ )
๐“‡๐“‡
๐“‡๐“‡
๐œ–๐œ–โˆ˜
2
1
๐ด๐ด๐œ–๐œ–โˆ˜
∫
4๐œ‹๐œ‹๐œ–๐œ–โˆ˜
๐œ†๐œ†๏ฟฝ๐’“๐’“′ ๏ฟฝ
๏ฟฝ ๐‘‘๐‘‘๐‘™๐‘™ ′
๐“ป๐“ป
๐œŽ๐œŽ
๏ฟฝ
๐‘ฌ๐‘ฌ = ๐œ–๐œ– ๐’๐’
โˆ˜
๐‘‘๐‘‘
๐‘…๐‘… ๐‘…๐‘…
2
๐‘Ÿ๐‘Ÿ ′
๐‘Ÿ๐‘Ÿ
๐‘‰๐‘‰๐‘‘๐‘‘๐‘‘๐‘‘๐‘‘๐‘‘ (๐’“๐’“) =
1
๐’‘๐’‘⋅๐’“๐’“๏ฟฝ
4๐œ‹๐œ‹๐œ–๐œ–โˆ˜ ๐‘Ÿ๐‘Ÿ 2
=
๐‘ญ๐‘ญ = ๐‘„๐‘„(๐‘ฌ๐‘ฌ + ๐’—๐’— × ๐‘ฉ๐‘ฉ)
๐œ‡๐œ‡โˆ˜
4๐œ‹๐œ‹
๐‘ฉ๐‘ฉ๐‘‘๐‘‘๐‘‘๐‘‘๐‘‘๐‘‘ (๐’“๐’“) =
-I
๐œ•๐œ•๐œ•๐œ•
∫
๐‘ฑ๐‘ฑ(๐’“๐’“′ )
๐“‡๐“‡
๐œ‡๐œ‡โˆ˜ ๐‘š๐‘š
4๐œ‹๐œ‹๐‘Ÿ๐‘Ÿ 3
๐‘„๐‘„๐‘„๐‘„๐‘„๐‘„ =
๐‘ฉ๐‘ฉ(๐’“๐’“) =
๐‘‘๐‘‘3 ๐‘ฅ๐‘ฅ
๐‘š๐‘š๐‘ฃ๐‘ฃ 2
๐‘…๐‘…
- -I
๐œ‡๐œ‡โˆ˜
4๐œ‹๐œ‹
∫
๏ฟฝ
๐‘ฑ๐‘ฑ×๐“ป๐“ป
Δ๐ต๐ต⊥ = 0
๐“‡๐“‡ 2
Δ๐ต๐ตโˆฅ = ๐œ‡๐œ‡โˆ˜ ๐พ๐พ
4๐œ‹๐œ‹๐‘Ÿ๐‘Ÿ 3
[3(๐’Ž๐’Ž โˆ™ ๐’“๐’“๏ฟฝ)๐’“๐’“๏ฟฝ − ๐’Ž๐’Ž]
๐‰๐‰ = ๐’Ž๐’Ž × ๐‘ฉ๐‘ฉ → ๐‘ญ๐‘ญ = ๐œต๐œต(๐’Ž๐’Ž โˆ™ ๐‘ฉ๐‘ฉ)
๐œ‡๐œ‡
๐‘ฑ๐‘ฑ๐‘๐‘ ๏ฟฝ๐’“๐’“′ ๏ฟฝ
๐“‡๐“‡
๐‘‘๐‘‘3 ๐‘ฅ๐‘ฅ ′ + โˆฎ๐’ฎ๐’ฎ
๐‘ˆ๐‘ˆ = −๐’Ž๐’Ž โˆ™ ๐‘ฉ๐‘ฉ
๐‘ฒ๐‘ฒ๐‘๐‘ ๏ฟฝ๐’“๐’“′ ๏ฟฝ
๐“‡๐“‡
๐‘‘๐‘‘๐‘Ž๐‘Ž′ ๏ฟฝ
๐‘‘๐‘‘๐ผ๐ผ
โ„ฐ = −๐‘€๐‘€ -๐‘‘๐‘‘๐‘‘๐‘‘1
I
1
2
๐‘ƒ๐‘ƒ = ๐ผ๐ผ๐ผ๐ผ = ๐ผ๐ผ 2 ๐‘…๐‘…
1
๐’‘๐’‘
๐‘ฃ๐‘ฃ๐‘ฃ๐‘ฃ๐‘ฃ๐‘ฃ.
๐‘‘๐‘‘๐‘‘๐‘‘
1
๏ฟฝ∫
2๐œ‡๐œ‡โˆ˜ ๐’ฑ๐’ฑ
∞
∑๐‘›๐‘›=0
1
๐‘Ÿ๐‘Ÿ ๐‘›๐‘›+1
= −๐œ‡๐œ‡โˆ˜ ๐‘ฒ๐‘ฒ
โˆ˜
1
๐‘๐‘
4๐œ‹๐œ‹๐œ–๐œ–โˆ˜ ๐‘Ÿ๐‘Ÿ 3
๐’Ž๐’Ž
I
๐œ•๐œ•๐œ•๐œ•
๐œ•๐œ•๐œ•๐œ•
๏ฟฝ๏ฟฝ
1
๏ฟฝ๏ฟฝ =
๏ฟฝ2 cos ๐œƒ๐œƒ ๐’“๐’“๏ฟฝ + sin ๐œƒ๐œƒ ๐œฝ๐œฝ
๐œŒ๐œŒ๐‘๐‘ ≡ −๐›๐› โˆ™ ๐‘ท๐‘ท
๐‘ฒ๐‘ฒ ≡
๐œ‡๐œ‡โˆ˜ ๐’Ž๐’Ž×๐’“๐’“๏ฟฝ ๐‘š๐‘š๐’›๐’›๏ฟฝ ๐œ‡๐œ‡โˆ˜ ๐‘š๐‘š sin ๐œƒ๐œƒ
~--=I -๐œ‡๐œ‡โˆ˜ ๐ผ๐ผ
2๐œ‹๐œ‹๐œ‹๐œ‹
๏ฟฝ
๐“๐“
4๐œ‹๐œ‹ ๐‘Ÿ๐‘Ÿ 2
๏ฟฝ๏ฟฝ
4๐œ‹๐œ‹
๐ต๐ต(๐‘ง๐‘ง)๐‘™๐‘™๐‘™๐‘™๐‘™๐‘™๐‘™๐‘™ =
๐‘ฑ๐‘ฑ๐‘๐‘ = ๐›๐› × ๐‘ด๐‘ด
1
๐œ‡๐œ‡โˆ˜
๐œ–๐œ–โˆ˜
2
๐ธ๐ธ 2
๐‘„๐‘„ 2
๐‘‘๐‘‘Φ
๐‘‘๐‘‘๐‘‘๐‘‘
-I
I๐œ•๐œ•๐‘ฌ๐‘ฌ
๐œŽ๐œŽโˆ˜ (๐œƒ๐œƒ)
๐œ‡๐œ‡โˆ˜ ๐ผ๐ผ
๐‘Ÿ๐‘Ÿ 2
[3(๐’‘๐’‘ ⋅ ๐’“๐’“๏ฟฝ)๐’“๐’“๏ฟฝ − ๐’‘๐’‘]
๐‘‰๐‘‰(๐’“๐’“) =
๐‘‘๐‘‘๐‘ฐ๐‘ฐ
= ๐œŽ๐œŽ๐’—๐’—
๐‘‘๐‘‘๐‘™๐‘™⊥
๏ฟฝ
๐“๐“
1
4๐œ‹๐œ‹๐œ–๐œ–โˆ˜
๐‘…๐‘… 2
๐œ•๐œ•๐‘ฉ๐‘ฉ
๏ฟฝ
๐‘ท๐‘ท(๐’“๐’“′ )โˆ™๐“ป๐“ป
๐“‡๐“‡ 2
๐‘‘๐‘‘3 ๐‘ฅ๐‘ฅ
๐ถ๐ถ = ๐œ–๐œ–๐‘Ÿ๐‘Ÿ ๐ถ๐ถ๐‘ฃ๐‘ฃ๐‘ฃ๐‘ฃ๐‘ฃ๐‘ฃ
๐‘ฑ๐‘ฑ ≡
๐‘‘๐‘‘๐‘ฐ๐‘ฐ
๐‘‘๐‘‘๐‘Ž๐‘Ž⊥
= ๐œŒ๐œŒ๐’—๐’—
∇ ๐‘จ๐‘จ = −๐œ‡๐œ‡ ๐‘ฑ๐‘ฑ
.___I----'
2
โˆ˜
๐Ÿ๐Ÿ
๐‘ฉ๐‘ฉ๐‘ ๐‘ ๐‘ ๐‘ ๐‘ ๐‘ ๐‘ ๐‘ ๐‘ ๐‘ ๐‘ ๐‘ ๐‘ ๐‘ ๐‘ ๐‘  = ๐œ‡๐œ‡โˆ˜ ๐‘›๐‘›๐‘›๐‘›๐’›๐’›๏ฟฝ
๏ฟฝ
๐‘ฒ๐‘ฒ๐‘๐‘ = ๐‘ด๐‘ด × ๐’๐’
-I
∫
๐’Ž๐’Ž ≡ ๐ผ๐ผ๐’‚๐’‚ = ∫(๐’“๐’“ × ๐‘ฑ๐‘ฑ)๐‘‘๐‘‘3 ๐‘ฅ๐‘ฅ
๐Ÿ๐Ÿ
2 (๐‘…๐‘… 2 +๐‘ง๐‘ง 2 )3⁄2
๐›๐› × ๐‘ฌ๐‘ฌ = − ๐œ•๐œ•๐œ•๐œ•
∞
1
∫ ๐ต๐ต2 ๐‘‘๐‘‘3 ๐‘ฅ๐‘ฅ
2๐œ‡๐œ‡โˆ˜ O
๐œ–๐œ–โˆ˜
1
Δ๐ป๐ป ⊥ = −Δ๐‘€๐‘€⊥
๏ฟฝ
Δ๐ป๐ป โˆฅ = ๐‘ฒ๐‘ฒ๐‘“๐‘“ × ๐’๐’
Φ2 = ∫ ๐‘ฉ๐‘ฉ1 โˆ™ ๐‘‘๐‘‘๐’‚๐’‚2 = M21 ๐ผ๐ผ1
๐œ•๐œ•๐‘ฌ๐‘ฌ
๐›๐› × ๐‘ฉ๐‘ฉ = ๐œ‡๐œ‡โˆ˜ ๐‘ฑ๐‘ฑ + ๐œ‡๐œ‡โˆ˜ ๐œ–๐œ–โˆ˜ ๐œ•๐œ•๐œ•๐œ• → โˆฎ ๐‘ฉ๐‘ฉ โˆ™ ๐‘‘๐‘‘๐’๐’ = ๐œ‡๐œ‡โˆ˜ ๐ผ๐ผ๐‘’๐‘’๐‘’๐‘’๐‘’๐‘’ + ๐œ‡๐œ‡โˆ˜ ๐œ–๐œ–โˆ˜ ∫ ๏ฟฝ ๐œ•๐œ•๐œ•๐œ• ๏ฟฝ โˆ™ ๐‘‘๐‘‘๐’‚๐’‚
๐ต๐ต2 ๐‘‘๐‘‘3 ๐‘ฅ๐‘ฅ − โˆฎ๐’ฎ๐’ฎ (๐‘จ๐‘จ × ๐‘ฉ๐‘ฉ) โˆ™ ๐‘‘๐‘‘๐’‚๐’‚๏ฟฝ =
๏ฟฝ
๐’๐’
๐’‘๐’‘๐‘›๐‘›๐‘›๐‘›๐‘›๐‘› = ๐’‘๐’‘ − ๐‘„๐‘„๐’“๐’“โˆ˜
4๐œ‹๐œ‹๐œ–๐œ–โˆ˜ ๐‘Ÿ๐‘Ÿ 3
๐ผ๐ผ๐‘๐‘ = ∫ ๐‘ฑ๐‘ฑ๐‘๐‘ โˆ™ ๐‘‘๐‘‘๐’‚๐’‚ + ∫ ๐‘ฒ๐‘ฒ๐‘๐‘ โˆ™ ๐‘‘๐‘‘๐’๐’
-I I
=−
๐‘ญ๐‘ญ = ๐›๐›๐‘Š๐‘Š = −๐›๐›U
๐‘ท๐‘ท = ๐œ–๐œ–โˆ˜ ๐œ’๐œ’๐‘’๐‘’ ๐‘ฌ๐‘ฌ → ๐‘ซ๐‘ซ = ๐œ–๐œ–๐‘ฌ๐‘ฌ; ๐œ–๐œ– ≡ ๐œ–๐œ–โˆ˜ (1 + ๐œ’๐œ’๐‘’๐‘’ ) = ๐œ–๐œ–โˆ˜ ๐œ–๐œ–๐‘Ÿ๐‘Ÿ
๐‘จ๐‘จ๐‘‘๐‘‘๐‘‘๐‘‘๐‘‘๐‘‘ (๐’“๐’“) =
๐‘Ÿ๐‘Ÿ=๐‘…๐‘…
๐œŽ๐œŽ
2๐œ–๐œ–โˆ˜
๐‘ˆ๐‘ˆ = 2 ๐ถ๐ถ๐‘‰๐‘‰ 2 = 2๐ถ๐ถ = 2 ๐‘„๐‘„
๐‘ฉ๐‘ฉ =____.I
๐›๐› × ๐‘จ๐‘จ I๐›๐› โˆ™ ๐€๐€ = 0 I
I๐›๐› โˆ™ ๐‘ฉ๐‘ฉ = 0 I .___I
๐‘ฉ๐‘ฉ๐‘™๐‘™.๐‘ ๐‘ .๐‘ค๐‘ค๐‘ค๐‘ค๐‘ค๐‘ค๐‘ค๐‘ค =
๐‘ด๐‘ด ≡ ๐‘ฃ๐‘ฃ๐‘ฃ๐‘ฃ๐‘ฃ๐‘ฃ.
๏ฟฝΔ
∫(๐‘Ÿ๐‘Ÿ ′ )๐‘›๐‘› ๐‘ƒ๐‘ƒ๐‘›๐‘› (cos ๐œƒ๐œƒ)๐œŒ๐œŒ(๐’“๐’“′ )๐‘‘๐‘‘๐‘‰๐‘‰ ′
๏ฟฝ
๐œŽ๐œŽ๐‘๐‘ ≡ ๐‘ท๐‘ท โˆ™ ๐’๐’
โ„ฐ = โˆฎ ๐’‡๐’‡๐‘ ๐‘ ๐‘ ๐‘ ๐‘ ๐‘ ๐‘ ๐‘ ๐‘ ๐‘ ๐‘ ๐‘  โˆ™ ๐‘‘๐‘‘๐’๐’ = −
-I I
Φ = ๐ฟ๐ฟ๐ฟ๐ฟ ⇒ โ„ฐ = −๐ฟ๐ฟ ๐‘‘๐‘‘๐‘‘๐‘‘
๐‘Š๐‘Š = - ๐ฟ๐ฟ๐ผ๐ผ 2 = - ∫๐’ฑ๐’ฑ (๐‘จ๐‘จ โˆ™ ๐‘ฑ๐‘ฑ)๐‘‘๐‘‘3 ๐‘ฅ๐‘ฅ =
I
I
2๐œ‹๐œ‹๐œ–๐œ– ๐ฟ๐ฟ
4๐œ‹๐œ‹๐œ–๐œ–โˆ˜
โˆ˜
๐‘ฑ๐‘ฑ๐‘๐‘ = ๐œ’๐œ’๐‘š๐‘š ๐‘ฑ๐‘ฑ๐‘“๐‘“
Chapter 7 – Electrodynamics
๐‘‰๐‘‰ = ๐ผ๐ผ๐ผ๐ผ
๐œ•๐œ•๐œ•๐œ•
๏ฟฝ
๐’๐’
๐‘ฌ๐‘ฌ๐‘–๐‘–๐‘–๐‘–๐‘–๐‘–.๐‘๐‘๐‘๐‘๐‘๐‘๐‘๐‘๐‘๐‘ =
๏ฟฝ ⇒ ๐‘ƒ๐‘ƒ๐‘’๐‘’.๐‘ ๐‘ ๐‘ ๐‘ ๐‘ ๐‘ ๐‘ ๐‘ ๐‘ ๐‘ ๐‘ ๐‘  =
๐’‡๐’‡๐‘ ๐‘ ๐‘ ๐‘ ๐‘ ๐‘ ๐‘ ๐‘ ๐‘ ๐‘ ๐‘ ๐‘ ๐‘ ๐‘  = 2๐œ–๐œ– ๐’๐’
Δ๐‘ซ๐‘ซโˆฅ = Δ๐‘ท๐‘ทโˆฅ
๐œ•๐œ•๐‘จ๐‘จ
๐œŽ๐œŽ
๐œ–๐œ–โˆ˜
๐œ–๐œ–โˆ˜
๐‘ฑ๐‘ฑ๐‘“๐‘“ = ๐›๐› × ๐‘ฏ๐‘ฏ ≡ ๐›๐› × ๏ฟฝ ๐‘ฉ๐‘ฉ − ๐‘ด๐‘ด๏ฟฝ → โˆฎ ๐‘ฏ๐‘ฏ โˆ™ ๐‘‘๐‘‘๐’๐’ = ๐ผ๐ผ๐‘“๐‘“๐‘’๐‘’๐‘’๐‘’๐‘’๐‘’
๐‘ฉ๐‘ฉ = ๐œ‡๐œ‡๐‘ฏ๐‘ฏ; ๐œ‡๐œ‡ ≡ ๐œ‡๐œ‡โˆ˜ (1 + ๐œ’๐œ’๐‘š๐‘š )
๐‘ด๐‘ด = ๐œ’๐œ’๐‘š๐‘š ๐‘ฏ๐‘ฏ
Δ
-1
๐œŒ๐œŒ
-1
๐‘Š๐‘Š๐‘ก๐‘ก๐‘ก๐‘ก๐‘ก๐‘ก = ๐‘Š๐‘Š1 + ๐‘Š๐‘Š2 + ๐œ–๐œ–โˆ˜ ∫ ๐‘ฌ๐‘ฌ1 ⋅ ๐‘ฌ๐‘ฌ2 ๐‘‘๐‘‘ 3 ๐‘ฅ๐‘ฅ
๐‘ฌ๐‘ฌ๐‘‘๐‘‘๐‘‘๐‘‘๐‘‘๐‘‘ (๐‘Ÿ๐‘Ÿ, ๐œƒ๐œƒ) =
๐‘ท๐‘ท =
๐›๐› ⋅ ๐‘ฌ๐‘ฌ =
; Δ๐ธ๐ธ โˆฅ = 0 ⇒ Δ๐‘ฌ๐‘ฌ =
๐œ–๐œ–โˆ˜
๐‘ฐ๐‘ฐ∝๐‘‘๐‘‘๐’๐’
Chapter 6 – Magnetic Fields in Matter
๐‘จ๐‘จ(๐’“๐’“) = 4๐œ‹๐œ‹โˆ˜ ๏ฟฝ∫๐’ฑ๐’ฑ
1
4๐œ‹๐œ‹๐œ–๐œ–โˆ˜ ๐‘Ÿ๐‘Ÿ 2
โˆ˜ ๐‘’๐‘’๐‘’๐‘’๐‘’๐‘’
๐œ‡๐œ‡โˆ˜
๐œ–๐œ–โˆ˜
๐ถ๐ถ๐‘๐‘๐‘๐‘๐‘๐‘๐‘๐‘๐‘๐‘๐‘๐‘๐‘๐‘๐‘๐‘ = ln(๐‘๐‘⁄โˆ˜๐‘Ž๐‘Ž)
× ____.I
๐๐ = μ ๐‘ฑ๐‘ฑ
โˆ™ ๐‘‘๐‘‘๐’๐’ ~
= ๐œ‡๐œ‡ ๐ผ๐ผ I ._๐›๐›____I
._โˆฎ____I๐‘ฉ๐‘ฉ-
๏ฟฝ๏ฟฝ =
๏ฟฝ2 cos ๐œƒ๐œƒ ๐’“๐’“๏ฟฝ + sin ๐œƒ๐œƒ ๐œฝ๐œฝ
๐‘„๐‘„๐‘’๐‘’๐‘’๐‘’๐‘’๐‘’
๐‘ญ๐‘ญ๐‘š๐‘š๐‘š๐‘š๐‘š๐‘š = ∫(๐‘ฐ๐‘ฐ × ๐‘ฉ๐‘ฉ)๐‘‘๐‘‘๐‘‘๐‘‘ ๏ฟฝ๏ฟฝ๏ฟฝ ๐ผ๐ผ ∫(๐‘‘๐‘‘๐’๐’ × ๐‘ฉ๐‘ฉ)
๐‘ฐ๐‘ฐ = ๐œ†๐œ†๐’—๐’—
Δ๐‘จ๐‘จ = 0
๐œŽ๐œŽ
-11
๐œŽ๐œŽ2
๐œ•๐œ•๐œ•๐œ•
๐‘๐‘ cos ๐œƒ๐œƒ
Δ๐ท๐ท ⊥ = ๐œŽ๐œŽ๐‘“๐‘“
Chapter 5 – Magnetostatics
๐œ•๐œ•๐œ•๐œ•
∞
∫ ๐ธ๐ธ 2 ๐‘‘๐‘‘ 3 ๐‘ฅ๐‘ฅ
2 ๐’ช๐’ช
๐œ–๐œ–โˆ˜
๐‘๐‘๐‘๐‘๐‘๐‘๐‘๐‘.๐‘’๐‘’๐‘’๐‘’๐‘’๐‘’๐‘’๐‘’. (1+๐œ–๐œ–)1/2
๐‘Ÿ๐‘Ÿ ′
๐‘Ÿ๐‘Ÿ
Δ๐ธ๐ธ ⊥ =
๐œ–๐œ–โˆ˜
๐‘‘๐‘‘๐‘‰๐‘‰ ′ ; ๐“‡๐“‡ = ๐‘Ÿ๐‘Ÿ√1 + ๐œ–๐œ–, ๐œ–๐œ– ≡ ๏ฟฝ ๏ฟฝ ๏ฟฝ − 2 cos ๐œƒ๐œƒ๏ฟฝ ๏ฟฝโŽฏโŽฏโŽฏโŽฏโŽฏโŽฏโŽฏโŽฏโŽฏโŽฏโŽฏโŽฏโŽฏ๏ฟฝ
๐œŒ๐œŒ๐‘“๐‘“ = ๐›๐› โˆ™ ๐‘ซ๐‘ซ ≡ ๐›๐› โˆ™ (๐œ–๐œ–โˆ˜ ๐‘ฌ๐‘ฌ + ๐‘ท๐‘ท) → โˆฎ ๐‘ซ๐‘ซ โˆ™ ๐‘‘๐‘‘๐’‚๐’‚ = ๐‘„๐‘„๐‘“๐‘“๐‘’๐‘’๐‘’๐‘’๐‘’๐‘’
๐›๐› โˆ™ ๐‘ฑ๐‘ฑ = −
๐œŒ๐œŒ
-1
๐œŽ๐œŽ = −๐œ–๐œ–โˆ˜ ๐œ•๐œ•๐œ•๐œ•
๐‰๐‰ = ๐’‘๐’‘ × ๐‘ฌ๐‘ฌ → ๐‘ญ๐‘ญ = (๐’‘๐’‘ โˆ™ ๐›๐›)๐‘ฌ๐‘ฌ ๐‘ˆ๐‘ˆ = −๐’‘๐’‘ โˆ™ ๐‘ฌ๐‘ฌ
๐’‘๐’‘ = ๐›ผ๐›ผ๐‘ฌ๐‘ฌ
1
2
∇2 ๐‘‰๐‘‰ = −
๏ฟฝ∫๐’ฑ๐’ฑ ๐ธ๐ธ 2 ๐‘‘๐‘‘ 3 ๐‘ฅ๐‘ฅ + โˆฎ๐’ฎ๐’ฎ ๐‘‰๐‘‰๐‘ฌ๐‘ฌ ⋅ ๐‘‘๐‘‘๐’‚๐’‚๏ฟฝ =
Chapter 4 – Electric Fields in Matter
๐‘ฑ๐‘ฑ = ๐œŽ๐œŽ๐’‡๐’‡
Φ๐ธ๐ธ ≡ ∫๐’ฎ๐’ฎ ๐‘ฌ๐‘ฌ ⋅ ๐‘‘๐‘‘๐’‚๐’‚ โˆฎ ๐‘ฌ๐‘ฌ ⋅ ๐‘‘๐‘‘๐’‚๐’‚ =
๐ถ๐ถ๐‘ ๐‘ ๐‘ ๐‘ โ„Ž๐‘’๐‘’๐‘’๐‘’๐‘’๐‘’ = 4๐œ‹๐œ‹๐œ–๐œ–โˆ˜ ๐‘…๐‘… 1−๐‘…๐‘…2
๐’‘๐’‘ ≡ ∫ ๐’“๐’“′ ๐œŒ๐œŒ(๐’“๐’“′ )๐‘‘๐‘‘๐‘‰๐‘‰ ′ ⇒ ∑๐‘›๐‘›๐‘–๐‘–=1 ๐‘ž๐‘ž๐‘–๐‘– ๐’“๐’“′๐‘–๐‘–
๐‘จ๐‘จ(๐’“๐’“) =
๐“‡๐“‡ 2
๐‘‘๐‘‘๐‘‰๐‘‰ ′ ๐‘ฌ๐‘ฌ = −๐›๐›๐‘‰๐‘‰
๐œŒ๐œŒ๐‘–๐‘–๐‘–๐‘– = 0
Chapter 3 – Potentials
๐‘‰๐‘‰(๐’“๐’“) =
๐œŒ๐œŒ๏ฟฝ๐’“๐’“′ ๏ฟฝ
∫
= ∫ ๐œŒ๐œŒ(๐’™๐’™)๐‘‰๐‘‰(๐’™๐’™)๐‘‘๐‘‘3 ๐‘ฅ๐‘ฅ =
2
๐‘ฌ๐‘ฌ๐‘–๐‘–๐‘–๐‘– = 0
Conductors:
๐‘ฌ๐‘ฌ(๐’“๐’“) =
๐›๐› โˆ™ ๐‘ซ๐‘ซ = ๐œŒ๐œŒ๐‘“๐‘“
๐›๐› × ๐‘ฏ๐‘ฏ = ๐‘ฑ๐‘ฑ๐‘“๐‘“ +
๐œ•๐œ•๐‘ซ๐‘ซ
๐œ•๐œ•๐œ•๐œ•
Chapter 8 – Conservation Laws
1
1
2
๐‘‘๐‘‘๐‘‘๐‘‘
1
2
I๐‘ข๐‘ข = -๏ฟฝ๐œ–๐œ– ๐ธ๐ธ + - ๐ต๐ต ๏ฟฝ I I๐‘บ๐‘บ ≡ - (๐‘ฌ๐‘ฌ × ๐‘ฉ๐‘ฉ) I -๐‘‘๐‘‘๐‘‘๐‘‘
โˆ˜
2
๐œ‡๐œ‡โˆ˜
1
๐œ‡๐œ‡โˆ˜
1
๐‘‡๐‘‡๐‘–๐‘–๐‘–๐‘– ≡ ๐œ–๐œ–โˆ˜ ๏ฟฝ๐ธ๐ธ๐‘–๐‘– ๐ธ๐ธ๐‘—๐‘— − ๐›ฟ๐›ฟ๐‘–๐‘–๐‘–๐‘– ๐ธ๐ธ 2 ๏ฟฝ +
2
1
๏ฟฝ๐ต๐ต๐‘–๐‘– ๐ต๐ต๐‘—๐‘— − ๐›ฟ๐›ฟ๐‘–๐‘–๐‘–๐‘– ๐ต๐ต2 ๏ฟฝ
๐œ‡๐œ‡โˆ˜
1
√๐œ–๐œ–โˆ˜ ๐œ‡๐œ‡โˆ˜
=
๐‘๐‘
๐œ”๐œ”
๐‘˜๐‘˜
1
๐‘๐‘
-
-๐œ–๐œ–๐œ–๐œ–
๐ธ๐ธโˆ˜๐ผ๐ผ + ๐ธ๐ธโˆ˜๐‘…๐‘… = ๐›ผ๐›ผ๐ธ๐ธโˆ˜๐‘‡๐‘‡
๐œ–๐œ–โˆ˜ ๐œ‡๐œ‡โˆ˜
๐‘›๐‘›
๐›ผ๐›ผ−๐›ฝ๐›ฝ
๏ฟฝ ๐ธ๐ธโˆ˜๐ผ๐ผ 1 1 ๐ธ๐ธโˆ˜๐‘‡๐‘‡
๐›ผ๐›ผ+๐›ฝ๐›ฝ
๐ธ๐ธโˆ˜๐‘…๐‘… = ๏ฟฝ-
๐›ผ๐›ผ ≡
2
๏ฟฝ ๐ธ๐ธโˆ˜๐ผ๐ผ
๐›ผ๐›ผ+๐›ฝ๐›ฝ
๐œ•๐œ•๐‘จ๐‘จ
∇2 ๐‘‰๐‘‰ +
๐œ•๐œ•๐œ•๐œ•
๐œ•๐œ•
๐œ•๐œ•๐œ•๐œ•
(๐›๐› โˆ™ ๐‘จ๐‘จ) = −
๐›๐› โˆ™ ๐‘จ๐‘จ = 0
Coulomb gauge ๏ฟฝ∇2 ๐‘‰๐‘‰ = − ๐œŒ๐œŒ
๐“‡๐“‡
๐‘๐‘
๐‘‰๐‘‰๐ฟ๐ฟ.๐‘Š๐‘Š. (๐’“๐’“, ๐‘ก๐‘ก) =
1
๐‘‰๐‘‰(๐‘Ÿ๐‘Ÿ, ๐‘ก๐‘ก) = 4๐œ‹๐œ‹๐œ–๐œ– ∫
โˆ˜
. _ _ _ I_
1
๐‘ž๐‘ž๐‘ž๐‘ž
4๐œ‹๐œ‹๐œ–๐œ–โˆ˜ (๐“‡๐“‡๐“‡๐“‡−๐“ป๐“ปโˆ™๐’—๐’—)
๐œŒ๐œŒ
๐‘๐‘๐‘๐‘๐‘๐‘๐‘๐‘๐‘๐‘.๐‘ฃ๐‘ฃ
๏ฟฝโŽฏโŽฏโŽฏ๏ฟฝ
1
๐œŒ๐œŒ๏ฟฝ๐’“๐’“′ ,๐‘ก๐‘ก๐‘Ÿ๐‘Ÿ ๏ฟฝ
๐“‡๐“‡
๐“‡๐“‡
๐œ•๐œ•๐‘ก๐‘ก 2
~~I
๐‘น๐‘น ≡ ๐’“๐’“ − ๐’—๐’—๐‘ก๐‘ก
- - -๐‘ž๐‘ž= =
4๐œ‹๐œ‹๐œ–๐œ–โˆ˜ ๐‘…๐‘…๏ฟฝ1−(๐‘ฃ๐‘ฃ 2 ⁄๐‘๐‘ 2 ) sin2 ๐œƒ๐œƒ
๐œ•๐œ•๐œ•๐œ•
๐œ•๐œ•๐œ•๐œ•
4๐œ‹๐œ‹๐œ–๐œ–โˆ˜ (๐“ป๐“ปโˆ™๐’–๐’–)3
[(๐‘๐‘ 2 − ๐‘ฃ๐‘ฃ 2 )๐’–๐’– + ๐“ป๐“ป × (๐’–๐’– × ๐’‚๐’‚)] ๏ฟฝโŽฏ๏ฟฝ
Chapter 11 – Radiation
๐‘ƒ๐‘ƒ(๐‘Ÿ๐‘Ÿ, ๐‘ก๐‘ก) = โˆฎ ๐‘บ๐‘บ โˆ™ ๐‘‘๐‘‘๐’‚๐’‚
๐‘ฌ๐‘ฌ = −
๐œ‡๐œ‡โˆ˜ ๐‘๐‘โˆ˜ ๐œ”๐œ”2
4๐œ‹๐œ‹
Mdip rad.:
๐‘ฉ๐‘ฉ = −
๏ฟฝ
sin ๐œƒ๐œƒ
๐‘Ÿ๐‘Ÿ
Edip rad.:
๏ฟฝ
๏ฟฝ cos(๐œ”๐œ”๐‘ก๐‘ก๐‘Ÿ๐‘Ÿ ) ๐œฝ๐œฝ
๐‘จ๐‘จ(๐‘Ÿ๐‘Ÿ, ๐œƒ๐œƒ, ๐‘ก๐‘ก) = −
1−๐‘ฃ๐‘ฃ 2 ⁄๐‘๐‘ 2
๐‘‰๐‘‰(๐’“๐’“, ๐‘ก๐‘ก) ≅
๐œ‡๐œ‡
โˆ˜
[๐’“๐’“๏ฟฝ × ๐’‘๐’‘ฬˆ ]
๐‘ฉ๐‘ฉ(๐’“๐’“, ๐‘ก๐‘ก) ≅ − 4๐œ‹๐œ‹๐œ‹๐œ‹๐œ‹๐œ‹
๐‘Ž๐‘Ž
๐‘›๐‘›๐‘›๐‘›๐‘›๐‘›
๐‘Ž๐‘Ž
๏ฟฝ sin ๏ฟฝ
1
๐‘š๐‘š๐‘š๐‘š๐‘š๐‘š
๐‘Ž๐‘Ž
๐‘„๐‘„
๏ฟฝ +
4๐œ‹๐œ‹๐œ–๐œ–โˆ˜ ๐‘Ÿ๐‘Ÿ
L.W. Point Charge: ๐ธ๐ธ๐‘Ÿ๐‘Ÿ๐‘Ÿ๐‘Ÿ๐‘Ÿ๐‘Ÿ =
∫0 sin ๏ฟฝ
1
๐’“๐’“๏ฟฝโˆ™๐’‘๐’‘(๐‘ก๐‘ก๐‘Ÿ๐‘Ÿ )
๐‘Ÿ๐‘Ÿ 2
+
๐’“๐’“๏ฟฝโˆ™๐’‘๐’‘ฬ‡ (๐‘ก๐‘ก๐‘Ÿ๐‘Ÿ )
๐‘บ๐‘บ(๐’“๐’“, ๐‘ก๐‘ก) ≅
0, ๐‘›๐‘› ≠ ๐‘š๐‘š
๏ฟฝ ๐‘‘๐‘‘๐‘‘๐‘‘ = ๏ฟฝ๐‘Ž๐‘Ž , ๐‘›๐‘› = ๐‘š๐‘š
2
4๐œ‹๐œ‹๐œ‹๐œ‹
6
cos ๐œƒ๐œƒ
๐‘Ÿ๐‘Ÿ
๐‘Ÿ๐‘Ÿ๐‘Ÿ๐‘Ÿ
๐œ•๐œ•๐œ•๐œ•
๏ฟฝ
๐‘Ÿ๐‘Ÿ
๏ฟฝ ๐‘จ๐‘จ(๐’“๐’“, ๐‘ก๐‘ก) ≅
๏ฟฝ
๏ฟฝ cos(๐œ”๐œ”๐‘ก๐‘ก๐‘Ÿ๐‘Ÿ ) ๐“๐“
๐“‡๐“‡
๐‘‘๐‘‘3 ๐‘ฅ๐‘ฅ
๐‘Ÿ๐‘Ÿ
× (๐’–๐’– × ๐’‚๐’‚)]
∫๐’ฑ๐’ฑ (๐›๐› ⋅ ๐’—๐’— )๐‘‘๐‘‘๐‘‘๐‘‘ = โˆฎ๐’ฎ๐’ฎ ๐’—๐’— ⋅ ๐‘‘๐‘‘๐’‚๐’‚
๐ผ๐ผ๐‘…๐‘…
๐ผ๐ผ๐ผ๐ผ
๐œ‡๐œ‡2 ๐‘›๐‘›1
๐œ•๐œ•๐’ˆ๐’ˆ
๐œ•๐œ•๐œ•๐œ•
= ๐›๐› โˆ™ โƒ–โƒ—
๐‘ป๐‘ป
๐ผ๐ผ
๐‘๐‘
sin ๐œƒ๐œƒ๐‘‡๐‘‡
sin ๐œƒ๐œƒ๐ผ๐ผ
=
๐œ‡๐œ‡
๐‘‰๐‘‰ ′ = ๐‘‰๐‘‰ −
-I
๐’—๐’—
๐‘‰๐‘‰(๐’“๐’“, ๐‘ก๐‘ก)
๐‘๐‘ 2
.__________.I -
๐’‚๐’‚=0 1
(๐’—๐’— ×
๐‘๐‘ 2
1
๐‘๐‘
๏ฟฝ
๐‘น๐‘น
๏ฟฝ × ๐‘ฌ๐‘ฌ) ๏ฟฝโŽฏ๏ฟฝ
๐‘ฉ๐‘ฉ(๐’“๐’“, ๐‘ก๐‘ก) = (๐“ป๐“ป
๐‘จ๐‘จ(๐‘Ÿ๐‘Ÿ, ๐œƒ๐œƒ, ๐‘ก๐‘ก) = −
⟨๐‘บ๐‘บ⟩ = ๏ฟฝ
๐œ‡๐œ‡โˆ˜ ๐‘๐‘โˆ˜ ๐œ”๐œ”
4๐œ‹๐œ‹๐œ‹๐œ‹
sin(๐œ”๐œ”๐‘ก๐‘ก๐‘Ÿ๐‘Ÿ ) ๐’›๐’›๏ฟฝ
๐œ‡๐œ‡โˆ˜ ๐‘๐‘โˆ˜2 ๐œ”๐œ”4 sin2 ๐œƒ๐œƒ
32๐œ‹๐œ‹2 ๐‘๐‘
๏ฟฝ
๐‘Ÿ๐‘Ÿ 2
๐’“๐’“๏ฟฝ
๐œ‡๐œ‡โˆ˜ ๐‘š๐‘šโˆ˜ ๐œ”๐œ”2 sin ๐œƒ๐œƒ
๏ฟฝ
๏ฟฝ
๏ฟฝ cos(๐œ”๐œ”๐‘ก๐‘ก๐‘Ÿ๐‘Ÿ ) ๐“๐“
4๐œ‹๐œ‹๐œ‹๐œ‹
๐‘Ÿ๐‘Ÿ
๐œ‡๐œ‡โˆ˜ ๐‘š๐‘šโˆ˜2 ๐œ”๐œ”4
12๐œ‹๐œ‹๐‘๐‘ 3
๐‘ฌ๐‘ฌ(๐’“๐’“, ๐‘ก๐‘ก) ≅
๐‘บ๐‘บ๐‘Ÿ๐‘Ÿ๐‘Ÿ๐‘Ÿ๐‘Ÿ๐‘Ÿ =
๐œ‡๐œ‡โˆ˜
4๐œ‹๐œ‹๐œ‹๐œ‹
[(๐’“๐’“๏ฟฝ โˆ™ ๐’‘๐’‘ฬˆ )๐’“๐’“๏ฟฝ − ๐’‘๐’‘ฬˆ ] =
๐œ‡๐œ‡
๐œ‡๐œ‡โˆ˜
4๐œ‹๐œ‹๐œ‹๐œ‹
โˆ˜
[๐‘๐‘ฬˆ (๐‘ก๐‘ก๐‘Ÿ๐‘Ÿ )]2
๐‘ƒ๐‘ƒ๐‘Ÿ๐‘Ÿ๐‘Ÿ๐‘Ÿ๐‘Ÿ๐‘Ÿ (๐‘ก๐‘ก๐‘Ÿ๐‘Ÿ ) ≅ 6๐œ‹๐œ‹๐œ‹๐œ‹
1
๏ฟฝ
๐ธ๐ธ 2 ๐“ป๐“ป
๐œ‡๐œ‡โˆ˜ ๐‘๐‘ ๐‘Ÿ๐‘Ÿ๐‘Ÿ๐‘Ÿ๐‘Ÿ๐‘Ÿ
โˆฎ๐’ฎ๐’ฎ (๐›๐› × ๐’—๐’—) ⋅ ๐‘‘๐‘‘๐’‚๐’‚ = โˆฎ๐’ž๐’ž ๐’—๐’— ⋅ ๐‘‘๐‘‘๐’๐’
1
๐‘“๐‘“(๐‘ฅ๐‘ฅ − ๐‘Ž๐‘Ž) ≈ ∑๐‘›๐‘›=0 ๏ฟฝ
๐‘‘๐‘‘๐‘›๐‘›
๐‘›๐‘›! ๐‘‘๐‘‘๐‘ฅ๐‘ฅ ๐‘›๐‘›
๐œ•๐œ•๐œ•๐œ•
๐œ•๐œ•2
๐“ป๐“ปmoving q = ๐’“๐’“ − ๐’˜๐’˜(๐‘ก๐‘ก๐‘Ÿ๐‘Ÿ )
=
๐’“๐’“๏ฟฝ
⟨๐‘ƒ๐‘ƒ⟩ =
๐‘“๐‘“(๐‘Ž๐‘Ž)๏ฟฝ (๐‘ฅ๐‘ฅ − ๐‘Ž๐‘Ž)๐‘›๐‘›
12๐œ‹๐œ‹๐œ‹๐œ‹
-I
๐œ‡๐œ‡โˆ˜ ๐‘ž๐‘ž2 ๐‘Ž๐‘Ž 2
6๐œ‹๐œ‹๐œ‹๐œ‹
๐›๐› ⋅ ๏ฟฝ 2 ๏ฟฝ = 4๐œ‹๐œ‹๐›ฟ๐›ฟ 3 (๐’“๐’“)
๐‘Ÿ๐‘Ÿ
๐œ‡๐œ‡โˆ˜ ๐‘๐‘โˆ˜2 ๐œ”๐œ”4
[๐’“๐’“๏ฟฝ × (๐’“๐’“๏ฟฝ × ๐’‘๐’‘ฬˆ )]
๐‘ƒ๐‘ƒ =
๐‘›๐‘›2
๐œ•๐œ•๐œ•๐œ•
โ–ก2 ≡ ∇2 − ๐œ‡๐œ‡โˆ˜ ๐œ–๐œ–โˆ˜ ๐œ•๐œ•๐‘ก๐‘ก 2
๐‘ž๐‘ž๐‘ž๐‘ž๐’—๐’—
(๐“‡๐“‡๐“‡๐“‡−๐“ป๐“ปโˆ™๐’—๐’—)
๐‘›๐‘›1
2 2
๏ฟฝ
๐›ผ๐›ผ+๐›ฝ๐›ฝ
๐‘‡๐‘‡ = ๐›ผ๐›ผ๐›ผ๐›ผ ๏ฟฝ
๐‘จ๐‘จ′ = ๐‘จ๐‘จ + ๐›๐›๐œ†๐œ†
๐œŒ๐œŒ
I- -I
๐œƒ๐œƒ๐ผ๐ผ = ๐œƒ๐œƒ๐‘…๐‘…
๐›ผ๐›ผ−๐›ฝ๐›ฝ 2
๏ฟฝ ;
๐›ผ๐›ผ+๐›ฝ๐›ฝ
=๏ฟฝ
๐œ–๐œ–โˆ˜
๐ด๐ด๐ฟ๐ฟ.๐‘Š๐‘Š. (๐‘Ÿ๐‘Ÿ, ๐‘ก๐‘ก) = 4๐œ‹๐œ‹โˆ˜
⟨๐‘ƒ๐‘ƒ⟩ =
2
๐œ‡๐œ‡โˆ˜
2 sin ๐œƒ๐œƒ ๏ฟฝ
[๐‘๐‘ฬˆ
(
)]
๐‘ก๐‘ก
๏ฟฝ
๏ฟฝ ๐’“๐’“
๐‘Ÿ๐‘Ÿ
16๐œ‹๐œ‹2 ๐‘๐‘
๐‘Ÿ๐‘Ÿ 2
๐œ‡๐œ‡1 ๐‘›๐‘›2
๐›ฝ๐›ฝ ≡
๏ฟฝ = −๐œ‡๐œ‡โˆ˜ ๐‘ฑ๐‘ฑ
⇒๏ฟฝ
โ–ก2 ๐‘จ๐‘จ = −๐œ‡๐œ‡โˆ˜ ๐‘ฑ๐‘ฑ
๐‘ฌ๐‘ฌ = −
๐œ‡๐œ‡โˆ˜ ๐’‘๐’‘ฬ‡ (๐‘ก๐‘ก๐‘Ÿ๐‘Ÿ )
4๐œ‹๐œ‹
๐‘…๐‘… ≡
โ–ก2 ๐‘‰๐‘‰ = −
๏ฟฝ sin(๐œ”๐œ”๐‘ก๐‘ก๐‘Ÿ๐‘Ÿ )
๐œ‡๐œ‡โˆ˜ ๐‘š๐‘šโˆ˜2 ๐œ”๐œ”4 sin2 ๐œƒ๐œƒ
๏ฟฝ 2 ๐’“๐’“๏ฟฝ
32๐œ‹๐œ‹2 ๐‘๐‘ 3
๐‘Ÿ๐‘Ÿ
(1 + ๐‘ฅ๐‘ฅ)±๐‘›๐‘› ≈ 1 ± ๐‘›๐‘›๐‘›๐‘› + ๐‘›๐‘›(๐‘›๐‘› โˆ“ 1)๐‘ฅ๐‘ฅ 2 ± ๐‘›๐‘›(๐‘›๐‘› โˆ“ 1)(๐‘›๐‘› โˆ“ 2)๐‘ฅ๐‘ฅ 3 + ๐’ช๐’ช(๐‘ฅ๐‘ฅ 4 )
2
๏ฟฝ
๐œ‡๐œ‡โˆ˜ ๐‘๐‘โˆ˜ ๐œ”๐œ”2 sin ๐œƒ๐œƒ
⟨๐‘บ๐‘บ⟩ = ๏ฟฝ
๐‘ž๐‘ž
๐“‡๐“‡
[๐“ป๐“ป
4๐œ‹๐œ‹๐œ–๐œ–โˆ˜ (๐“ป๐“ปโˆ™๐’–๐’–)3
1
4๐œ‹๐œ‹๐œ–๐œ–โˆ˜ ๐‘๐‘
๐œ‡๐œ‡โˆ˜ ๐‘š๐‘šโˆ˜ ๐œ”๐œ” sin ๐œƒ๐œƒ
๏ฟฝ
๏ฟฝ
๏ฟฝ sin(๐œ”๐œ”๐‘ก๐‘ก๐‘Ÿ๐‘Ÿ ) ๐“๐“
๐‘Ÿ๐‘Ÿ
4๐œ‹๐œ‹๐œ‹๐œ‹
๐œ‡๐œ‡โˆ˜ ๐‘š๐‘šโˆ˜ ๐œ”๐œ”2 sin ๐œƒ๐œƒ
๏ฟฝ
๏ฟฝ
๏ฟฝ cos(๐œ”๐œ”๐‘ก๐‘ก๐‘Ÿ๐‘Ÿ ) ๐œฝ๐œฝ
4๐œ‹๐œ‹๐‘๐‘ 2
๐‘Ÿ๐‘Ÿ
Arbitrary source:
Math:
๐‘ฉ๐‘ฉ = −
๐œ•๐œ•๐œ•๐œ•
4๐œ‹๐œ‹๐œ–๐œ–โˆ˜ [1−(๐‘ฃ๐‘ฃ 2 ⁄๐‘๐‘ 2 ) sin2 ๐œƒ๐œƒ]3⁄2 ๐‘…๐‘… 2
๐‘๐‘โˆ˜ ๐œ”๐œ”
๐‘‰๐‘‰(๐‘Ÿ๐‘Ÿ, ๐œƒ๐œƒ, ๐‘ก๐‘ก) = −
1
๐œ–๐œ– ๐ธ๐ธ 2 ๐’›๐’›๏ฟฝ
2๐‘๐‘ โˆ˜ โˆ˜
1
๐’‡๐’‡ = ๐œŒ๐œŒ๐‘ฌ๐‘ฌ + ๐‘ฑ๐‘ฑ × ๐‘ฉ๐‘ฉ
๐‘ƒ๐‘ƒ๐‘Ÿ๐‘Ÿ๐‘Ÿ๐‘Ÿ๐‘Ÿ๐‘Ÿ๐‘Ÿ๐‘Ÿ๐‘Ÿ๐‘Ÿ๐‘Ÿ๐‘Ÿ๐‘Ÿ๐‘Ÿ =
2
๐‘›๐‘›
= 0)
~I---~
๏ฟฝ − ๐’—๐’—
๐‘ข๐‘ข ≡ ๐‘๐‘๐“ป๐“ป
๐‘ž๐‘ž
๐‘‘๐‘‘๐‘‘๐‘‘
1
tan ๐œƒ๐œƒ๐ต๐ต ≅ ๐‘›๐‘›2
๐‘ฑ๐‘ฑ๏ฟฝ๐’“๐’“′ ,๐‘ก๐‘ก๐‘Ÿ๐‘Ÿ ๏ฟฝ
.____=---=-------'I - - ๐‘ฌ๐‘ฌ(๐’“๐’“, ๐‘ก๐‘ก) =
๐‘‘๐‘‘๐‘‘๐‘‘
๐’ˆ๐’ˆ = ๐œ‡๐œ‡โˆ˜ ๐œ–๐œ–โˆ˜ ๐‘บ๐‘บ
๐ธ๐ธโˆ˜๐ผ๐ผ − ๐ธ๐ธโˆ˜๐‘…๐‘… = ๐›ฝ๐›ฝ๐ธ๐ธโˆ˜๐‘‡๐‘‡
โˆ˜
I๐‘จ๐‘จ(๐‘Ÿ๐‘Ÿ, ๐‘ก๐‘ก) = -4๐œ‹๐œ‹ ∫ -
_I
๐’‚๐’‚=0
⟨๐’ˆ๐’ˆ⟩ =
๏ฟฝ − ๐›๐› ๏ฟฝ๐›๐› โˆ™ ๐‘จ๐‘จ + ๐œ‡๐œ‡โˆ˜ ๐œ–๐œ–โˆ˜
๐œ‡๐œ‡
๐‘‘๐‘‘ 3 ๐‘ฅ๐‘ฅ
๐“‡๐“‡๐“‡๐“‡ − ๐“ป๐“ป โˆ™ ๐’—๐’— = ๏ฟฝ(๐‘๐‘ 2 ๐‘ก๐‘ก − ๐’“๐’“ โˆ™ ๐’—๐’—)2 + (๐‘๐‘ 2 − ๐‘ฃ๐‘ฃ 2 )(๐‘Ÿ๐‘Ÿ 2 − ๐‘๐‘ 2 ๐‘ก๐‘ก 2 )
๐‘ž๐‘ž
2
๐œ‡๐œ‡1 ≅๐œ‡๐œ‡2
1−๐›ฝ๐›ฝ 2
๏ฟฝ๏ฟฝ๏ฟฝ๏ฟฝ๏ฟฝ
2
2
1 ⁄๐‘›๐‘›2 ) −๐›ฝ๐›ฝ
๐œ•๐œ•2 ๐‘จ๐‘จ
= −๐›๐› โˆ™ ๐‘บ๐‘บ (
๐ผ๐ผ ≡ ⟨๐‘†๐‘†⟩ = ๐‘๐‘๐œ–๐œ–โˆ˜ ๐ธ๐ธโˆ˜2
cos ๐œƒ๐œƒ๐ผ๐ผ
๏ฟฝ∇2 ๐‘จ๐‘จ − ๐œ‡๐œ‡โˆ˜ ๐œ–๐œ–โˆ˜
๐œ–๐œ–โˆ˜
1
๏ฟฝ1−[(๐‘›๐‘›1 ⁄๐‘›๐‘›2 ) sin ๐œƒ๐œƒ๐ผ๐ผ ]2
=
Lorenz gauge: ๐›๐› โˆ™ ๐‘จ๐‘จ = −๐œ‡๐œ‡โˆ˜ ๐œ–๐œ–โˆ˜
๐œ–๐œ–โˆ˜
~-1
๐‘ก๐‘ก๐‘Ÿ๐‘Ÿ ≡ ๐‘ก๐‘ก −
cos ๐œƒ๐œƒ๐ผ๐ผ
sin2 ๐œƒ๐œƒ๐ต๐ต = (๐‘›๐‘›
= ๏ฟฝ-
Chapter 10 – Potentials and Fields
๐‘ฌ๐‘ฌ = −๐›๐›๐‘‰๐‘‰ −
cos ๐œƒ๐œƒ๐‘‡๐‘‡
๐œ•๐œ•๐œ•๐œ•
⟨๐‘ข๐‘ข⟩ = ๐œ–๐œ–โˆ˜ ๐ธ๐ธโˆ˜2
๏ฟฝ=0
๏ฟฝ โˆ™ ๐’Œ๐’Œ
๐’๐’
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1
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2
Chapter 9 – Electromagnetic Waves
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