Что такое однородная среда

23.09.202329.09.2023 admin 0 Comments

Однородная среда

Симметрия в физике
Преобразо- вания	Инвариант- ность	Закон сохранения
↕ трансляции времени	Консервативность	…энергии
↔ изотропия времени	Изотропия времени	…энтропии в обратимых процессах
↔ трансляции пространства	Однородность	…импульса
○ Вращения	Изотропия	…момента импульса
× Группа Лоренца	Относительность Лоренц-инвариантность	инвариантность интервала (и др. скаляров пространства-времени)

Однор́одность пространства означает, что нет такой точки в пространстве, относительно которой существует некоторая «выделенная» симметрия, все точки равноправны, поэтому рассматриваемый эксперимент не зависит от нашего выбора точки отсчета. К примеру, измерим период колебаний маятника, полученный результат обозначим как Т₁. Теперь перенесем маятник в соседнюю комнату, и проведем то же измерение. Результат запишем как Т₂. Оказывается, что Т₁=Т₂, то есть исход эксперимента не зависит от нашего положения, это и есть проявление однородности пространства.

Однородность — одно из ключевых свойств пространства в классической механике. Пространство называется однородным, если параллельный перенос системы отсчета не влияет на результат измерений.

Из свойства однородности пространства следует фундаментальный физический закон сохранения импульса.

Следует различать однородность и изотропность пространства.

Неоднородное пространство-время рассматривается в общей теории относительности.

Полезное

Смотреть что такое «Однородная среда» в других словарях:

однородная среда — Среда, свойства которой в любом выделенном объеме одинаковы. [Система неразрушающего контроля. Виды (методы) и технология неразрушающего контроля. Термины и определения (справочное пособие). Москва 2003 г.] Тематики виды (методы) и технология… … Справочник технического переводчика

Однородная среда — 1. Однородная среда Среда с неизменными электромагнитными свойствами в каждой точке объема, который она заполняет Источник: ГОСТ 18238 72: Линии передачи сверхвысоких частот. Термины и определения оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

однородная среда — vienalytė terpė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. homogeneous medium vok. homogenes Medium, n rus. однородная среда, f pranc. milieu homogène, m … Fizikos terminų žodynas

однородная среда (в линиях передачи сверхвысоких частот) — однородная среда Среда с неизменными электромагнитными свойствами в каждой точке объема, который она заполняет [ГОСТ 18238 72] Тематики линии передачи сверхвысоких частот … Справочник технического переводчика

оптически однородная среда — однородная среда Среда, в которой коэффициент преломления не зависит от координат. [Сборник рекомендуемых терминов. Выпуск 79. Физическая оптика. Академия наук СССР. Комитет научно технической терминологии. 1970 г.] Тематики физическая оптика… … Справочник технического переводчика

идеально однородная среда — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN completely homogeneous earth … Справочник технического переводчика

ГОСТ 18238-72: Линии передачи сверхвысоких частот. Термины и определения — Терминология ГОСТ 18238 72: Линии передачи сверхвысоких частот. Термины и определения оригинал документа: 19. Бегущая волна Электромагнитная волна определенного типа, распространяющаяся в линии передачи только в одном направлении Определения… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

САМОФОКУСИРОВКА СВЕТА — концентрация энергии световой волны в нелинейной среде, показатель преломления n к рой растёт с увеличением интенсивности светового поля. Под действием светового пучка (пространственно ограниченной световой волны) нелинейная среда становится… … Физическая энциклопедия

Чичерин, Георгий Васильевич — Чичерин Г. В. (1872 1936; автобиография) родился, по метрике, 20 ноября, а фактически 12 ноября 1872 г. в Карауле, имении его дяди Бориса Николаевича. Он происходил из среднедворянской семьи, проникнутой умеренно либеральными традициями. Его дед … Большая биографическая энциклопедия

Геофизическая аномалия — (a. geophysical anomaly; н. geophysikalische Anomalie; ф. anomalie geophysique; и. anomalie geofisica) отклонение значений физ. поля Земли от нормального, обусловленное различием физ. свойств г. п. и неоднородностью её состава и строения … Геологическая энциклопедия

Источник

однородная среда

Смотреть что такое «однородная среда» в других словарях:

Однородная среда — Симметрия в физике Преобразо вания Инвариант ность Закон сохранения ↕ трансляции времени Консервативность …энергии ↔ изотропия времени Изотропия времени …энтропии в обратимых процессах ↔ трансляции пространства Однородность …импульса … Википедия

Источник

Классификация сред.

Среды по макроскопическим параметрам делят на изотропные и анизотропные, линейные и нелинейные, однородные и неоднородные.

Изотропной называют среду, физические свойства которой одинаковы по всем направлениям в каждой точке p. В среде, изотропной по отношению к электрическому полю, элементарные электрические моменты диполей ориентированы преимущественно параллельно напряженности электрического поля.

Линейной называют среду, физические свойства которой не зависят от величины векторов поля. В линейной и изотропной по отношению к электрическому полю среде вектор P пропорционален и параллелен вектору E: , где безразмерный коэффициент называют диэлектрической восприимчивостью, которая характеризует свойство вещества поляризоваться и зависит от физико-химических свойств вещества. К линейным изотропным средам относится большинство диэлектриков (фторопласт, полистирол и др.) Подставив значение , получим:

(7),

где – абсолютная диэлектрическая проницаемость (диэлектрическая проницаемость) – параметр, характеризующий макроскопические электрические свойства вещества и измеряемый в единицах фарадах/м.

Нелинейной называют среду, физические свойства которой зависят от величины векторов поля. В нелинейной изотропной по электрическому полю среде вектор P нелинейно зависит от величины напряженности электрического поля и может иметь нелинейный гистерезисный характер. В последнем случае такие вещества называют ферроэлектриками или сегнетоэлектриками.

Анизотропной называют среду, физические свойства которой в точке p различны по различным направлениям. В анизотропной среде вектор P непараллелен векторам E и D. Поэтому в общем случае каждая составляющая вектора D зависит от трех составляющих вектора E:Х₃

Рис. 1 Контур и опирающаяся на него поверхность

(8)

где — компоненты тензора диэлектрической проницаемости . Примерами анизотропных сред являются плазма (ионизированный газ), находящаяся в постоянном магнитном поле, и намагниченный феррит.

Вещества по своим магнитным свойствам разделяются на изотропные и анизотропные, линейные и нелинейные, однородные и неоднородные.

В изотропном магнетике под воздействием внешнего магнитного поля элементарные магнитные моменты ориентируются преимущественно параллельно вектору В. При этом вектор М и, значит, вектор Н параллельны вектору В. В линейном изотропном магнетике вектор М пропорционален и параллелен вектору В. Это выражение записывают в виде:

где — абсолютная магнитная проницаемость вещества (магнитная проницаемость) — параметр, характеризующий макроскопические магнитные свойства вещества и измеряемый в единицах генри/м (Гн/м).

Так как , где безразмерный коэффициент называется магнитной восприимчивостью вещества, то

Изотропные линейные магнетики делятся на две группы — парамагнетики и диамагнетики. У парамагнетиков векторы М и Н примерно совпадают по направлению, поэтому > 0 и > ; к ним относятся, например, алюминий, натрий, калий, магний, кислород (0₂) и др. У диамагнетиков вектор М направлен навстречу магнитному полю, поэтому

К нелинейным магнетикам относятся ферромагнетики. Ферромагнетиками являются ферромагнитные металлы (железо, кобальт, кадмий и их сплавы между собой и с другими неферромагнитными элементами) и ферриты. У ферромагнетиков зависимости составляющих вектора М от соответствующих составляющих вектора Н имеют нелинейный гистерезисный характер. В ферромагнетике при уменьшении до нуля значения Н сохраняется остаточная намагниченность. Тело, сохраняющее длительное время остаточную намагниченность, называется постоянным магнитом.

В анизотропном линейном магнетике векторы М, Ни В не параллельны. Примером анизотропных магнетиков являются ферриты, находящиеся в постоянном магнитном поле, в них для переменного во времени ЭМ поля магнитная проницаемость становится тензором.

В магнитном поле векторные линии магнитной индукции B непрерывны, они не имеют ни начала, ни конца. Поэтому магнитный поток через любую замкнутую поверхность равны нулю (принцип непрерывности магнитного потока):

(9)

Причиной этого является отсутствие в природе магнитных зарядов, которые могли бы стать источниками магнитного поля аналогично тому, как электрические заряды являются источниками электрического поля. Магнитное поле порождается электрическими токами, а линии B замыкаются вокруг последних.

Опытным путем установлено, что вектор B и постоянные токи (протекающие по замкнутым контурам) в вакууме связаны с законом полного тока для вакуума

(10)

где L-произвольный замкнутый контур, -элемент длины контура, генри/м (Г/м)-магнитная постоянная, -ток через произвольную поверхность S, опирающуюся на контур L; направление обхода контура (направление ) и направление орта n связаны правилом правого винта.

Магнитные поля, порождаемые одним и тем же проводником с одинаковым током, перемещенным в различные вещества, различаются. Объясняется это тем, что в любом веществе существуют замкнутые элементарные электрические токи, возникающие за счет вращения отрицательно заряженного электрона по орбите вокруг положительно заряженного ядра атома; за счет этого образуются элементарные рамки тока, обладающие магнитными моментами. Кроме этого, электрон вращается вокруг своей оси, образуя спиновый магнитный момент. При воздействии на вещество внешнего магнитного поля в ориентировке этих магнитных моментов возникает некоторая упорядоченность. В единице объема вещества появляется магнитный момент. Этот процесс называют намагничиванием, а вещества, способные намагничиваться, называют магнетиками. Магнитное состояние вещества при этом характеризуется с помощью вектора намагничивания M– магнитного момента, которым обладает единица объема вещества в точке p.

Применим выражение закона полного тока к магнетикам. Появление дополнительных токов в магнетиках должно учитываться в правой части этого выражения дополнительным слагаемым , определяемым лишь теми токами элементарных рамок, которые охватывают собой контур интегрирования (сцепляются с контуром L). Тогда

Если обозначить здесь

то получим закон полного тока, справедливый для любого вещества при постоянном во времени токе:

(11)

В общем случае ЭМ поле в среде наводит (индуцирует) токи проводимости — вторичные токи с плотностью . Опыт показывает, что в большинстве веществ определяется только напряженностью электрического поля, т.е. уравнение, связывающее и Е, имеет вид = (E).

Зависимость (функция) называется вольтамперной характеристикой вещества. Она устанавливается опытным путем для каждого вещества.

Имеем закон Ома в дифференциальной форме:

(12)

Величина называется удельной дифференциальной электропроводностью или удельной проводимостью (или просто проводимостью) вещества. Ее единицей является сименс/м = См/м.

В случае, когда не зависит от положения точки р, среда называется однородной в смысле электропроводности. Если среда анизотропна в смысле электропроводности, то для описания ее свойств вводится тензор электропроводности.

У всех веществ а отлично от нуля. Но значения разных веществ весьма существенно отличаются. Например, у серебра = См/м, у латуни = См/м, у железа = См/м, у полистирола = См/м в диапазонах частот от ОНЧ до ОВЧ, у слюды = См/м в диапазонах частот от ОНЧ до СЧ.

8. Известно, что ток в цепи с омическим сопротивлением сопровождается выделением джоулева тепла. Чтобы поддерживать ток, необходимо ввести в цепь сторонний источник.

Наличие приводит к появлению тока проводимости. Опытные данные показывают, что токи в проводящей среде могут быть вызваны не только электрическим полем, но и другими причинами. Например, при соприкосновении двух тел разного химического состава. Сторонние силы действуют в аккумуляторах, термопарах, гальванических элементах и др. Во всех случаях причина, вызывающая ток, может быть описана дополнительным полем сторонних сил . Обобщенный закон Ома в дифференциальной форме имеет вид

(13),

где -удельная проводимость источника.

Если здесь величину определить как сторонний ток, то тогда

; (14)

Закон Ома (13), или (14), считают справедливым и в нестационарном случае.

Как материальный объект ЭМ поле может быть охарактеризовано совокупностью четырех векторов E(p,t) и В(p,t), D(p,t) и Н(p,t), являющихся непрерывными функциями положения обыкновенной точки наблюдения р и времени t. Обыкновенной точкой р считают такую точку, в окрестности которой физические свойства среды непрерывны. При переходе точки наблюдения р через поверхность, ограничивающую материальное тело, векторы поля и их производные могут иметь разрывы. При этом точки р относятся к особым точкам. Характер разрывов устанавливается при изучении граничных условий. Пока граничные условия не изучены, особые точки из рассмотрения нами исключаются.

В линейных изотропных средах векторы Е, D и В, Н связаны выражениями:

(15)