2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




 
 Материальные ур-ния для элек-ких полей через диффер. k-формы
Сообщение05.12.2025, 00:40 
Аватара пользователя
Материальные уравнения для электрических полей описываются на языке внешних дифференциальных форм
$$
{\bf D} \, = \, \varepsilon \, \star {\bf E} , 
$$
где $\star $- звездный оператор Ходжа, и $\varepsilon $- диэлектрическая проницаемость среды,
$$
{\bf E}\, = \, 
E_x({\bf x})\, dx \, + \,
E_y({\bf x})\, dy \, + \,
E_z({\bf x})\, dz ,
$$
$$
{\bf D} \, = \, 
D_x({\bf x})\, dy \wedge dz \, + \, 
D_y({\bf x})\, dz \wedge dx \, + \, 
D_z({\bf x})\, dx \wedge dy , 
$$
Подробности в статье Warnick, K.F., Russel P., Differential forms and electromagnetic field theory. Progress In Electromagnetics Research. 2014. Vol.148. P.83-112.
https://www.jpier.org/issues/volume.html?paper=14063009

Материальное уравнение ${\bf D} \, = \, \varepsilon \, \star {\bf E}$ видимо описывает только изотропный случай.

Вопрос: А как на языке дифференциальных форм, описывается анизотропный случай?
Подскажите, пожалуйста, статью или книгу где это написано на рус. или англ.
ИИ выдает ответ, но ссылок на статьи нет.

 
 
 
 Re: Материальные ур-ния для элек-ких полей через диффер. k-формы
Сообщение05.12.2025, 06:15 
Аватара пользователя
Ссылок я тоже не знаю. То же самое, только $\varepsilon$ симметрический тензор. В Куранте "Уравнения с частными производными" есть анализ уравнений кристаллооптики

 
 
 
 Re: Материальные ур-ния для элек-ких полей через диффер. k-формы
Сообщение05.12.2025, 23:32 
Аватара пользователя
Меня смущает ответ ИИ.
Для анизотропного случая ИИ утверждает, что материальные уравнение имеет вид
$$
{\bf D} \, = \,  (\star \, \varepsilon) \, \wedge {\bf E} , 
$$
где ${\bf D}$ и ${\bf E}$ - это 2-формa и 1-форма соотвестенно, как описано выше,
и $\varepsilon$ - это 2-форма.
Значит диэлектрическая проницаемость среды должна описываться 2-формой
$$
\varepsilon \, = \, 
\varepsilon_{yz} ({\bf x})\, dy \wedge dz \, + \, 
\varepsilon_{zx}({\bf x})\, dz \wedge dx \, + \, 
\varepsilon_{xy}({\bf x})\, dx \wedge dy , 
$$
то есть антисимменричным тензором $\varepsilon_{kl}=-\varepsilon_{lk}$.

Однако, обычно диэлектрическая проницаемость среды является симметричным тензором второго ранга в анизотропных средах.

Red_Herring Спасибо за ссылку, но мне интересен именно язык дифференциальных k-форм.

 
 
 
 Re: Материальные ур-ния для элек-ких полей через диффер. k-формы
Сообщение06.12.2025, 04:07 
Аватара пользователя
Divergence в сообщении #1711789 писал(а):
Значит диэлектрическая проницаемость среды должна описываться 2-формой
которая явно неправильна: посмотрите хотя бы случай изотропной среды, где эта формула дает 0. Т.е. либо ИИ врет, либо вы его ответ неправильно интерпретируете.

Исходите из формулы
$$
\int \varepsilon \mathbf{E}\cdot \mathbf{E} dV = \int \mathbf{D}\wedge \mathbf{E},
$$
и тогда $\mathbf{D} = \star (\varepsilon \mathbf{E})$.

 
 
 [ Сообщений: 4 ] 


Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group