المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الفيزياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11580 موضوعاً
الفيزياء الكلاسيكية
الفيزياء الحديثة
الفيزياء والعلوم الأخرى
مواضيع عامة في الفيزياء

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر
{ان أولى الناس بإبراهيم للذين اتبعوه}
2024-10-31
{ما كان إبراهيم يهوديا ولا نصرانيا}
2024-10-31
أكان إبراهيم يهوديا او نصرانيا
2024-10-31
{ قل يا اهل الكتاب تعالوا الى كلمة سواء بيننا وبينكم الا نعبد الا الله}
2024-10-31
المباهلة
2024-10-31
التضاريس في الوطن العربي
2024-10-31


Coaxial Cable and Poynting Vector  
  
1604   04:29 مساءاً   date: 8-8-2016
Author : Sidney B. Cahn Boris E. Nadgorny
Book or Source : A GUIDE TO PHYSICS PROBLEMS
Page and Part : part 1 , p 64


Read More
Date: 9-8-2016 802
Date: 15-3-2021 1234
Date: 23-8-2016 1151

Coaxial Cable and Poynting Vector

The infinitely long coaxial line in Figure 1.1 carries a steady current I upwards in the inner conductor and a return current I downwards in the outer conductor. Both conductors have a resistance per length (along the axes) λ. The space between the inner and outer conductors is occupied by

Figure 1.1

a vacuum. The radius of the inner conductor is a, and that of the outer conductor is b. In the following, use the cylindrical coordinates, ρ, φ, z. In these coordinates,

a) Find the electrostatic potential and the electric field in the region a < ρ < b. Assume that Eρ (ρ, φ, 0) = 0.

b) Find the magnetic field in the region a < ρ < b.

c) Calculate the Poynting vector in the region a < ρ < b and integrate it over the surface of the volume bounded by ρ = a, ρ = b, and –l/2 ≤ zl/2. Comment on the physical implications of your result.

SOLUTION

We have Laplace’s equation in cylindrical coordinates whose solution is

(1)

From the boundary conditions,

(2)

Figure 1.2

Integrating the voltage drop along the cable (see Figure 1.2), we find

(3)

and so

resulting in

(4)

The electric field

(5)

b) The magnetic field in the region a < ρ < b can be found from

(6)

c) The Poynting vector is

(7)

Transforming E into Cartesian coordinates, we have

(8)

The same transformation applies to H, so we obtain

(9)

So

(10)

We now write the flux Fi and Fo into the inner and outer conductors, respectively, from (10):

(11)

(12)

where R is the resistance of a length of each conductor. The total flux going into the conductors F = Fi + Fo = 2I2R, which corresponds to the Joule heating of the conductors. Since there is no current in the vacuum between the conductors and the conditions are stationary, Poynting’s theorem gives

(13)

The total flux is zero. There must also be a corresponding negative flux Fe into the volume through the ends to satisfy Poynting’s theorem. Indeed

(14)

as expected.




هو مجموعة نظريات فيزيائية ظهرت في القرن العشرين، الهدف منها تفسير عدة ظواهر تختص بالجسيمات والذرة ، وقد قامت هذه النظريات بدمج الخاصية الموجية بالخاصية الجسيمية، مكونة ما يعرف بازدواجية الموجة والجسيم. ونظرا لأهميّة الكم في بناء ميكانيكا الكم ، يعود سبب تسميتها ، وهو ما يعرف بأنه مصطلح فيزيائي ، استخدم لوصف الكمية الأصغر من الطاقة التي يمكن أن يتم تبادلها فيما بين الجسيمات.



جاءت تسمية كلمة ليزر LASER من الأحرف الأولى لفكرة عمل الليزر والمتمثلة في الجملة التالية: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation وتعني تضخيم الضوء Light Amplification بواسطة الانبعاث المحفز Stimulated Emission للإشعاع الكهرومغناطيسي.Radiation وقد تنبأ بوجود الليزر العالم البرت انشتاين في 1917 حيث وضع الأساس النظري لعملية الانبعاث المحفز .stimulated emission



الفيزياء النووية هي أحد أقسام علم الفيزياء الذي يهتم بدراسة نواة الذرة التي تحوي البروتونات والنيوترونات والترابط فيما بينهما, بالإضافة إلى تفسير وتصنيف خصائص النواة.يظن الكثير أن الفيزياء النووية ظهرت مع بداية الفيزياء الحديثة ولكن في الحقيقة أنها ظهرت منذ اكتشاف الذرة و لكنها بدأت تتضح أكثر مع بداية ظهور عصر الفيزياء الحديثة. أصبحت الفيزياء النووية في هذه الأيام ضرورة من ضروريات العالم المتطور.