达朗贝尔方程

还是从麦克斯韦方程推出电磁场的波动方程:

一.麦克斯韦方程组

①: × H = J + D t
②: × E = B t
③: B = 0
④: D = ρ
其中:
D = ε E
B = μ H

二.电磁波动方程

把①②都再求一次旋度:

{ × × H = × J + × D t × × E = × B t

{ ( H ) 2 H = × J + × D t ( E ) 2 E = × B t

其中:
× D t = × D t = ε × E t = ε B t t = ε 2 B t 2 = μ ε 2 H t 2

× B t = × B t = μ × H t = μ ( J + D t ) t = μ J t + μ 2 D t 2 = μ J t + μ ε 2 E t 2
辣么上式化为:

{ ( H ) 2 H = × J + μ ε 2 H t 2 ( E ) 2 E = ( μ J t + μ ε 2 E t 2 )

③和④
于是:

( H ) = 0
( E ) = ( ρ ε )

式子又简化成:

{ 2 H = × J + μ ε 2 H t 2 ( ρ ε ) 2 E = ( μ J t + μ ε 2 E t 2 )

再弄成右边只有源且排列整齐:

{ 2 H μ ε 2 H t 2 = × J 2 E μ ε 2 E t 2 = ( ρ ε ) + μ J t

然后就是两个规范:

三.矢量磁位和标量电位

⑤库伦规范: B = × A
⑥洛伦兹规范: A + μ ε φ t = 0
其中 A 是矢量磁位, φ 是标量电位

为什么我们要弄个什么矢量磁位和标量电位的呢?
你看,上面那些源不是求散度就是求旋度,正常情况下根本就不好求,所以才会有这样一种东西~
现在将⑤代入②会得到:
× E = × A t
即:
× ( E + A t ) = 0
但是这种不好看,想写成这样:
× φ = 0
E = φ A t 就好了
这样 E B 都阔以用 A φ 表示了

于是,把 E B 他们代入到有源的①和④两个式子里
最后写出来就是这样的:

{ 2 A μ ε 2 A t 2 = μ J 2 φ μ ε 2 φ t 2 = ρ ε

对比一下,是不是后一个非常简介呢:

{ 2 H μ ε 2 H t 2 = × J 2 E μ ε 2 E t 2 = ( ρ ε ) + μ J t

{ 2 A μ ε 2 A t 2 = μ J 2 φ μ ε 2 φ t 2 = ρ ε

后两个就叫做”达朗贝尔方程”

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