Траектория движения электромагнитного поля по проводнику

[Valery12]

rustot в сообщении #992949 писал(а):

продольное поле есть все время и в замкнутой и в разомкнутой по всей ее длине,

А у меня нет длины, линия бесконечна.
Я не нашел ни одной картинки с продольной напряженностью поля в линии без потерь.
Искал с "пристрастием" :)

[rustot]

Valery12 в сообщении #992950 писал(а):

А у меня нет длины, линия бесконечна.

тогда и последний упомянутый вариант отсутствия продольного поля отпадает, при подключении бесконечной линии к источнику постоянного напряжения продольный ток будет течь вечно поддерживаемый вечным продольным полем

Valery12 в сообщении #992950 писал(а):

Я не нашел ни одной картинки с продольной напряженностью поля в линии без потерь.
Искал с "пристрастием" :)

это единственный аргумент за отсутствие продольного поля? а вы не допускали что авторов оно просто напросто не интересует, как не влияющее существенно на ту задачу, которую они рассматривают и они рассматривают только поперечную СОСТАВЛЯЮЩУЮ поля?

допустим вы видите на рисунке картинку, где от центральной жилы кабеля радиально расходится поле. вы можете дорисовать эти линии дальше, в самой жиле как они будут выглядеть?

вариант 1: они просто обрываются на поверхности или в теле жилы и далее поля нет. но тогда в жиле есть заряд, линии электрического поля оборваться могут только на заряде. а через некоторое время в том же месте жилы поле уже не расходится от жилы а сходится к ней, значит в жиле теперь уже отрицательный заряд. в куске провода суммарный положительный заряд на суммарный отрицательный может смениться только при протекании тока от соседних участков, а значит в промежутке между двумя этими состоянии в проводе было продольное поле для создания такого тока

вариант 2: они не обрываются, а поворачивают и идут вдоль провода. ну тут очевидно, плотность тока сонаправлена электрическому полю

[Valery12]

rustot в сообщении #992953 писал(а):

вариант 2

После внимательного прочтения Ваших сообщений, у меня возник вариант №3 :)
Нужно подключать к рассуждениям магнитное поле. Оно проникает вглубь проводника.
Напомню, что ток переменный.
Попытаюсь представить "картинку" с магнитным полем.
(электростатики мне не хватило, а может быть и еще чего-то другого :))

[rustot]

Valery12 в сообщении #992966 писал(а):

Нужно подключать к рассуждениям магнитное поле. Оно проникает вглубь проводника.
Напомню, что ток переменный.

подключите. на дивергенцию (визуально на картинке - обрыв линий поля) это не влияет, хоть с магнитным полем хоть нет она ненулевая только там где есть заряд

как кстати магнитное поле рисуют для таких линий, колечками? если есть колечко магнитного поля значит внутри него, перпендикулярно его плоскости (вдоль кабеля) заведомо есть либо продольный ток либо изменение продольного поля либо и то и другое

[Munin]

dvb в сообщении #992904 писал(а):

Поймет.

Ну как вы смело высказываетесь за другого человека! А вот у меня есть экспериментальные данные: ему разжёвывали, а он не понял.

dvb в сообщении #992904 писал(а):

Утечками энергии называется все, что не доходит от источника к нагрузке.

А вот тут уже вы не поняли. Речь не об "утечках энергии" (это вообще не термин), а о токе утечки, который протекает через проводимость утечки $G$ в телеграфном уравнении. Это проводимость диэлектрического окружения проводника, которая в идеальном случае считается нулевой.

[vlapay]

Подкину хвороста в костёр спора. Возьмём проводящее кольцо в магнитном поле, поток поля через кольцо не нулевой. Пусть по кольцу течёт ток. Так как кольцо имеет конечное сопротивление, ток в пружине будет постепенно затухать. Чтобы он не затухал, мы будем менять поток поля, так чтобы $E=dB/dt=\operatorname{const}$. Тогда ток будет постоянным. Но, на поверхности кольца никаких зарядов не будет. Как же тогда происходит поток энергии от поля к нагреванию кольца?

[rustot]

vlapay в сообщении #993046 писал(а):

Но, на поверхности кольца никаких зарядов не будет. Как же тогда происходит поток энергии от поля к нагреванию кольца?

все так же, через силу приложенную к зарядам кольца электрическим полем, эта сила совершает работу по движению заряда. или вам графически изобразить вектором пойнтинга? изменяющееся магнитное поле создает кольцевое электрическое поле не только в самом кольце но и рядом с ним, вот и рисуйте

[vlapay]

rustot в сообщении #993050 писал(а):

vlapay в сообщении #993046 писал(а):

Но, на поверхности кольца никаких зарядов не будет. Как же тогда происходит поток энергии от поля к нагреванию кольца?

все так же, через силу приложенную к зарядам кольца электрическим полем

А как же вектор Пойтинга? Ведь что есть кольцо, что нет кольца - поле одинаково. Как же тогда энергия мигрирует в кольцо?

[rustot]

vlapay в сообщении #993058 писал(а):

А как же вектор Пойтинга? Ведь что есть кольцо, что нет кольца - поле одинаково.

разное. ток в кольце вносит свой вклад в суммарное магнитное поле

[profrotter]

Valery12 в сообщении #992781 писал(а):

А где можно почитать про продольную составляющую поля в ТЕМ волне?

Нигде разумеется. У ТЕМ волны нет продольной составляющей по определению. Но, простите, почему Вы считаете, что после коммутации возбуждается только ТЕМ волна?

[vlapay]

rustot в сообщении #993061 писал(а):

разное. ток в кольце вносит свой вклад в суммарное магнитное поле

Самое интересное происходит не снаружи кольца, а внутри его. Ведь внешнее электромагнитное поле не мгновенно проникает внутрь проводник, глубина проникновения зависит от проводимости материала и зависит как корень от времени. Предположим, что поток внешнего поля равен нулю. Тогда, вся энергия, которая выделяется внутри кольца, берётся из магнитной энергии кольца $E=LI^2/2$. Энергия магнитного поля снаружи кольца должна перейти внутрь кольца со скоростью света, ведь тепловая энергия внутри кольца выделяется постоянно, а по факту время проникновения поля внутрь кольца будет конечным и не малым.
Невозможно решить эту проблему только в рамках электромагнитного переноса энергии.

[rustot]

что значит "время проникновения"? оно когда то при переходных процессах "проникло" и с тех пор там и пребывает. тут нет такой фигни как какая то порция поля "потратилась" и другая порция должна прилететь и "занять ее место". оно просто есть в этой области и все. вектор пойнтинга не означаете "перемещении порции поля"

и все интересное происходит как раз снаружи. пока не было кольца с током вектор пойтинга стягивался радиально к оси магнитного поля, обозначая тем линейный рост его энергии. если же в этом поле оказалось проводящее кольцо с постоянным током, то дополнительный бублик его магнитного поля подворачивает вектор пойнтинга к поверхности кольца

[vlapay]

rustot в сообщении #993080 писал(а):

что значит "время проникновения"? оно когда то при переходных процессах "проникло" и с тех пор там и пребывает. тут нет такой фигни как какая то порция поля "потратилась" и другая порция должна прилететь и "занять ее место". оно просто есть в этой области и все. вектор пойнтинга не означаете "перемещении порции поля"

Энергия не может мгновенно "скакать" из одной области пространства в другую без наличия поля. Предположим, что у нас кольцо сделано из проводящих проволок с микроаккумуляторами, проводимость проволок может меняться по нашему хотению. Мы делаем проводимость высокой, ждём, предположим, $1000$ сек, пока установится стационарный режим магнитного поля в кольце, под действием тока микроаккумулятров. Потом быстро отключаем аккумуляторы и уменьшаем проводимость проволок, скажем, в $10$ раз. Источником энергии будет изменение магнитное поле снаружи кольца, а внутрь кольца наружное поле может проникнуть только за $1000/10=100$ сек. В то же время мощность выделения тепла внутри кольца увеличилась в $10$ раз. Откуда дровишки?

Цитата:

и все интересное происходит как раз снаружи. пока не было кольца с током вектор пойтинга стягивался радиально к оси магнитного поля, обозначая тем линейный рост его энергии. если же в этом поле оказалось проводящее кольцо с постоянным током, то дополнительный бублик его магнитного поля подворачивает вектор пойнтинга к поверхности кольца

Осталось только объяснить, как вектор Пойтинга проникнет внутрь кольца быстрее, чем это может сделать электромагнитное поле.

[rustot]

vlapay в сообщении #993098 писал(а):

Энергия не может мгновенно "скакать" из одной области пространства в другую без наличия поля

при таком описании через поля - может. хотите описывать через запаздывающие воздействия, распространяющиеся со скоростью света, описывайте запаздывающими потенциалами например. а через поля вот тот мимо пролетающий заряд создает около меня поле, определяемое его ТЕКУЩИМ положением и скоростью, а не теми которые у него были некоторое время назад с задержкой на скорость света. вы берете его текущие параметы и вычисляете поле которое около вас он создает прямо сейчас, а не каким оно будет потом, с задержкой. в полевом описании уже учтены все задержки. на самом деле воздействие определяется тем где он был некоторое время назад, но форма описания оперирует его текущим состоянием, неявно ретроспективно пересчитывая из его текущего положения и скорости где он был некоторое время назад, но в формулы для такого пересчета вы подставляете именно его текущее положение

если вы берете полное описание поля в некоторой области пространства в текущий момент времени то вы в точности знаете каким оно станет потом через некоторое время, эта информация о его дальнейшем изменении в описании поля уже заложена.

vlapay в сообщении #993098 писал(а):

Источником энергии будет изменение магнитное поле снаружи кольца, а внутрь кольца наружное поле может проникнуть только за $1000/10=100$ сек. В то же время мощность выделения тепла внутри кольца увеличилась в $10$ раз. Откуда дровишки?

вы не можете изменить магнитное поле мгновенно. мгновенное изменение магнитного поля сопровождается бесконечной величины электрическим полем. и для всех этих начальных плавных изменений энергии поля вполне хватает энергии поля именно в окрестности точки где вы произвели все свои модификации которые в дальней приведут к массивным изменениям поля

vlapay в сообщении #993098 писал(а):

Осталось только объяснить, как вектор Пойтинга проникнет внутрь кольца быстрее, чем это может сделать электромагнитное поле.

ему не нужно никуда проникать, он лишь констатирует как именно ведет себя поле вокруг данной точки прямо сейчас, по факту

[vlapay]

rustot в сообщении #993106 писал(а):

при таком описании через поля - может. хотите описывать через запаздывающие воздействия, распространяющиеся со скоростью света, описывайте запаздывающими потенциалами например. а через поля вот тот мимо пролетающий заряд создает около меня поле, определяемое его ТЕКУЩИМ положением и скоростью, а не теми которые у него были некоторое время назад с задержкой на скорость света. вы берете его текущие параметы и вычисляете поле которое около вас он создает прямо сейчас, а не каким оно будет потом, с задержкой. в полевом описании уже учтены все задержки. на самом деле воздействие определяется тем где он был некоторое время назад, но форма описания оперирует его текущим состоянием, неявно ретроспективно пересчитывая из его текущего положения и скорости где он был некоторое время назад, но в формулы для такого пересчета вы подставляете именно его текущее положение

если вы берете полное описание поля в некоторой области пространства в текущий момент времени то вы в точности знаете каким оно станет потом через некоторое время, эта информация о его дальнейшем изменении в описании поля уже заложена.

Так ведь дело не в запаздывающем потенциале, а в выполнении закона сохранения. У нас должен выполнятся мгновенный закон сохранения энергии $E=\int^V(E^2+H^2)dV+\sum\limits_i m_iv_i^2/2$
Если у нас внутри кольца увеличивается второй член суммы, а снаружи кольца первый член остался таким же, то будет нарушения закона сохранения энергии, чего быть не может. Поэтому должен быть механизм переноса энергии от первого члена ко второму. Если поле не может быстро проникать снаружи кольца внутрь кольца, следовательно...