__الکترودینامیک (Electrodynamics)__




__فهرست الکتروینامیک

__مباحث علمی__	__مباحث کاربردی و تجربی__
((الکترودینامیک))	((آنتن))
((پتانسیل لینارد-ویشرت))	((رادار))
((میدان بار نقطه ای))
((میادین تابشی در سرعتهای پایین|میادین تابشی ))
((بردارهای هرتز))
((امپدانس و امپدانس))
((وارونی زمان))
((تک قطبی مغناطیسی))
((قضیه پوئنتینگ))
((محیطهای جاذب تابش))

!نگاه اجمالی
الکترو مغناطیسی یکی از شاخه های فیزیک است که مباحث مربوط به بارهای الکتریکی ساکن و متحرک، میدان های الکتریکی و مغناطیسی را مورد بحث قرار می دهد. اما در این بحث بیشتر مفاهیم فیزیکی و توصیف کیفی این پدیده ها مورد توجه قرار می گیرد. و تا حد امکان از توصیف کمی این موارد که به ریاضیات عالی نیاز دارد، خودداری می شود. بنا بر ابن توصیف کمی پدیده های فوق در الکترو دینامیک انجام می گیرد. می توان گفت که الکترو دینامیک نسبت به سایر علوم تقریباً یک علم تازه است که در کمتر از یکصد سال اخیر بوجود آمده است.
!تاریخچه
هر چند کهربا و مغناطیس طبیعی برای یونانیان شنا خته نشده بودند ، با وجود این الکترو دینامیک در مقام یک موضع کمی تنها در کمتر از یکصد سال رشد و تحسیم پیدا کرد. آزمایشات قابل ملاحظه کاوندیش در زمینه الکترو شماتیک از 1771 تا 1773 انجام شدند. تحقیقات ماندگار کولمب در سال 1785 شروع به چاپ شدند. این کار شروع تحقیق کمی در الکترسیته و مغناطیس را در مقیاس جهانی مشخص کرد. پنجاه سال بعد از آن فارادی مشغول مطاله اثرات نظریه دینامیکی میدان های الکترو مغناطیسی منتشر کرد. بیست و چهار سال بعد هرگز کشف خود را در مورد امواج الکترو مغناطیسی عرضی که با سرعتی مشابه با سرعت نور انتشار می یابد به چاپ رسانید و با این کار نظیریه ماکسول را در یک وضعیت کاملا آزمایشی قرار داد.
!سیر تحولی و رشد
از دهه 1960 یک انقلاب واقعی در درک ما از نیروهای اساسی و اجزا تشکیل دهنده ماده صورت گرفته است.
در دهه 1990 الکترو دینامیک کلاسیک درمقابل جبهه ای از توصیف وحدت یافته ذرات و بر همکنش های که به عنوان مدل استاندارد نامیده می شود، ساکن مانده بود، مدل استاندارد یک توصیف کواشوم مکانیکی منسجم از برهمکنش های الکترو مغناطیسی، ضعیف و قوی بر اساس اجزا اصلی، بعضی کوارکما و لبتونها ( که از طریق حاملهای نیرو یعنی فوتونها، بوزونها، و گلوئونها، برهمکنش می کنند ) ارائه می کند. چهار چوب نظریه وحدت یافته از طریق اصول مربوط به ناوردایی پیمانه ای ( متصل به نیروها و تفاوتهای گسسته خواص ذرات ) ایجاد گردید.
از نقطه نظر مدل استاندارد، الکترو دینامیک کلاسیک، حداکثر و دینامیک کوانتومی است. بنا بر این تلاش عظیمی که در اواخر قرن نوزدهم در جهت وحدت موضوعات فیزیک شروع شده سبب ایجاد الکترو دینامیک کوانتو می شود
و بدین الکترو دینامیک کلاسیک را متحول ساخت. بنابراین در حالت کلی الکترو دینامیک را می توان به دو قسمت اصلی تقسیم کرد.
!الکترو دینامیک کلاسیک
الکترو دینماتیک با استفاده از مفاهیم بنیادین ریاضیات عالی یک توصیف کمی از مباحث الکترو مغناطیسی کلاسیک ارائه می کند . الکترو مغناطیس کلاسیک میدان های الکتریکی و مفناطیسی حاصل از توزیع های معین بار به راحتی محاسبه می شوند. و توصیف فیزیکی این کمیت ها مورد بحث قرار می گیرد . اما در مواردی که مرزهای معین وجود داشته باشند . بعنوان مثال اگر بخواهیم میدان و پتانسیل حاصل از یک کره رسانا که نصف آن دارای پتانسیل
و نصف دیگرش دارای پتانسیل V< sub > 1 < /sub >
است ، در یک نقطه معین از فظا تعیین کنیم، باید از شگرد های خاص ریاضی که در V< sub > 1 < /sub >
الکترو دینامیک کلاسیک کاربرد دارد، استفاده کنیم.
همانگونه که مغناطیس دو قسمت الکترو شماتیک و الکترو مغناطیس تقسیم می شود که در قسمت الکترو استاتیک بارهای الکتریکی ساکن و چگالیهای بار مستقل از زمان فرض می شوند و در الکترو مغناطیس بارهای الکتریکی متحرک بوده و چگالیهای بار می توانند تابعیت زمانی نیز داشته باشند . الکترو دینامیک کلاسیک نیز به دو بخش
تقسیم می گردد. مکانیک کلاسیک و الکترو دینامیک کلاسیک به عنوان پیشروان درک کنونی ما از پدیده ها مفید واقع شوند. و هنوز هم نقش های مهمی را در زندگی علمی و در مرز مربوط به تحقیقات علمی ایفا می کنند.
!الکترو دینامیک کوانتومی
الکترو دینامیک کوانتومی، نتیجه ای است از تقارن شکسته شده ، خودی به خودی در یک نظریه که در آن برهمکنش های ضعیف و الکترو مغناطیسی در ابتدا وحدت یافته اند و این که حامل های نیروی مربوط به هر دو بدون جرم هستند . شکست تقارن ، و حامل نیروی الکترو مغناطیسی ( فو تون ) را بدون جرم باقی می گذارد همراه الی 80(90 Gv/c2)با یک قانون کولمب با برد ناتناهی . در حالی که حاملهای نیروی ضعیف جرم هایی از مرتبه بدست( 2x10 ^-18 را همراه با یک برهمکنش ضعیف در انرژی های پایین با برد بسیار کوتاه (
می آورند.
الکترو دینامیک کلاسیک برای انتقالات کوچک انرژی و اندازه حرکت ، و تعداد میانگین بزرگ فوتون های مجازی
یا حقیقی حد الکترو دینامیک کوانتومی است . علی رغم حضور تعداد نسبتاً زیادی از کمیت های که بایستی از آزمایش به دست آمیز، مدل استاندارد وحدت یافته ( همراه با نسبت عام در مقیاس های بزرگ ) توضیعی با دقت بالا
از طبیعت را در تمام جنبه هایش ارائه می دهد . لرز خیلی درون هسته ، تا میکروالکترونیک ، تا میزها و صندلی ها
و دورترین کهکشانها . به خاطر مبداها در یک نظریه وحدت یافته ، برد و قدرت برهمکنش های ضعیف به جفت شدگی الکترو مغناطیسی مربوط شدند.
Fبطور خلاصه می توان گفت که در الکترودینامیک کوانتومی با استفاده از مفاهیم آنالیز سنورس یک میدان برداری
( که به تاسنور الکترومغناطیسی معروف است ) معرفی می شوند ، سپس با تعریف چگالیهای لاگرانژی و هامیلتونی
خاص سیستم ها مورد بحث قرار مس گیرند .

سختی الکترو دینامیک :
همانطوری که اشاره شد، الکترو دینامیک جهت توصیف کمی پدیده های الکترو مغناطیسی از ریاضیات عالی و روشهای پیچیده ریاضی بهره می گیرد. بنابر این افرادی که تمایلی به استفاده از این پیچیدگیها ندارند و آن را دشوار می دانند ، به الکترو دینامیک به دید یک شاخه ای از فیزیک که درک آن بسیار سخت است ، نگاه می کنند. اما امروزه با پیشرفت علوم کامپیوتری و گسترش روش های عددی ، بسیاری از مسائل الکترو دینامیک را می توان با
استفاده از حل های عددی مورد تجزیه و تحلیل قرار داد .