Взаимодействие электромагнитных импульсов с непрерывнонеоднородными электропроводными средами

• Автор: Кочура, Евгения Павловна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Курск
• Количество страниц: 145 с. : ил.

ГЛАВА 1. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПОСТОЯННЫХ И ПЕРЕМЕННЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ С ОДНОРОДНЫМИ И НЕОДНОРОДНЫМИ ПРОВОДЯЩИМИ СПЛОШНЫМИ СРЕДАМИ
(ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)
§1.1. Распространение электромагнитных возмущений в однородных электропроводных сплошных средах, вызванных падением на их
поверхности электромагнитных импульсов с обостренными фронтами
§ 1.2. Взаимодействие постоянных и переменных электромагнитных полей с
неоднородными проводящими средами
§ 1.3. Области применения электромагнитного зондирования
конденсированных сред электромагнитными импульсами
ГЛАВА 2. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ С ПОЛУБЕСКОНЕЧНЫМИ
ОДНОРОДНЫМИ ПРОВОДЯЩИМИ СРЕДАМИ
§2.1. Уравнения электродинамики сплошных сред. Постановка задачи о взаимодействии плоского электромагнитного импульса с однородным
электропроводным полупространством
§ 2.2. Распространение электромагнитного возмущения, вызванного падением на поверхность однородного электропроводного полупространства
6 - образного электромагнитного импульса
§ 2.3. Взаимодействие электромагнитного импульса ступенчатой формы с
однородным проводящим полупространством
ГЛАВА 3. РАСПРОСТРАНЕНИЕ ПЛОСКИХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ В СЛАБОНЕОДНОРОДНЫХ ПРОВОДЯЩИХ ПОЛУБЕСКОНЕЧНЫХ СПЛОШНЫХ СРЕДАХ (МЕТОД ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ ПРИБЛИЖЕНИЙ)

§ 3.1. Постановка задачи о взаимодействии плоских электромагнитных импульсов со слабонеоднородным электропроводным полупространством
§ 3.2. Импульсы ступенчатой и прямоугольной форм
§ 3.3. Импульс 5-образной формы
ГЛАВА 4. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИМПУЛЬСА СТУПЕНЧАТОЙ ФОРМЫ С НЕПРЕРЫВНОНЕОДНОРОДНЫМ
ПРОВОДЯЩИМ ПОЛУПРОСТРАНСТВОМ
§ 4.1. Распространение электромагнитного возмущения в неоднородном
полупространстве с удельной электропроводностью а = 1/(13 2 + у)2,
вызванного падением на его поверхность импульса ступенчатой формы
§ 4.2. Решение задачи о взаимодействии ступенчатого импульса с непрерывнонеоднородным электропроводным полупространством методом
конечных разностей
ГЛАВА 5. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПЕРЕМЕННЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ
ПОЛЕЙ С ПЛОСКИМ ПРОВОДЯЩИМ СЛОЕМ
§ 5.1. Решение обратной задачи о взаимодействии плоской монохроматической электромагнитной волны с однородным
электропроводным слоем
§ 5.2. Электромагнитное поле в плоском электропроводном слое, вызванное
падением на него электромагнитного импульса ступенчатой формы
§ 5.3. Взаимодействие электромагнитного импульса ступенчатой формы с плоским слабонеоднородным проводящим слоем (метод последовательных
приближений)
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

Исследование взаимодействия электромагнитного излучения с конденсированными средами представляло и будет представлять научный интерес, поскольку излучение может не только эффективно изменять физикомеханические свойства материала, но и позволяет определить бесконтактным способом многие важнейшие характеристики изучаемого вещества и процессов, происходящих в нем. В первом случае речь идет, как правило, о взаимодействии мощного лазерного излучения с веществом, а во втором - об электромагнитном зондировании излучением малой интенсивности различных объектов с целью определения их физических характеристик. В частности, если исследуемая среда является металлом или полупроводником, то ее зондирование позволяет определить степень чистоты материала, выяснить динамику носителей заряда, а также характер их взаимодействия как друг с другом, так и с другими объектами в теле.
Хотя природа взаимодействия электромагнитных волн и электромагнитных импульсов со сплошными средами описывается в классическом случае с помощью одних и тех же фундаментальных соотношений - уравнений Максвелла, - однако подходы к решению получаемых систем уравнений различаются. Поэтому возникает необходимость отдельного рассмотрения механизма взаимодействия электромагнитных импульсов со средами. Наибольший интерес вызывают случаи, когда в качестве таких импульсов выступают электромагнитные импульсы с обостренными фронтами. Примером могут служить импульсы ступенчатой, прямоугольной, гауссовой форм, в предельном случае 5-образные, а также различные негармонические сигналы малой длительности. Благодаря широкому спектру частот, поля импульсных возмущений имеют ряд преимуществ перед электромагнитными волнами при их использовании для изучения свойств конденсированных сред. Так, например, при зондировании проводящих сред в гармоническом режиме поле за счет скин-эффекта экспоненциально затухает с увеличением расстояния от поверхности; для полей же импульсных возмущений, имеющих широкий

отражается на качественном поведении координатно-временных характеристик поля. Однако количественные значения этих характеристик становятся иными. Поэтому, имея данные об изменении характеристик поля в проводящем полупространстве, можно судить о значении удельной электропроводности среды. Так, например, в разведочной геофизике, при наличии реальных данных зондирования (по временному ходу напряженности электрического и индукции магнитного полей на поверхности Земли), путем варьирования электропроводности в найденных решениях (2.71), (2.72) при г - 0 можно получить оценку характерного значения удельной электропроводности среды в приповерхностном слое толщиной в несколько гь.
Найденные в работе решения для падающего на полупространство импульса 8 - образной формы можно использовать в качестве фундаментальных при расчете динамики электромагнитного поля в случаях, когда падающий импульс имеет произвольную форму.
§ 2.3. Взаимодействие электромагнитного импульса ступенчатой формы с однородным проводящим полупространством
На основе полученных в § 2.2 решений краевой задачи (2.43 - 2.49) для падающего на электропроводное полупространство электромагнитного импульса 8 - образной формы найдем аналитические зависимости характеристик электромагнитного поля в проводящей среде от координаты и времени для задачи в аналогичной постановке при падении ступенчатого импульса.
Поскольку выражения для координатно-временных зависимостей напряженности электрического Е2(7,1) (2.71) и индукция магнитного В2(г, 1) (2.72) полей в проводящем полупространстве являются фундаментальными решениями [53], то путем их свертки с функцией 5(2, Т), задающей форму падающего импульса, можно получить решения задачи для импульса произвольной формы:
Ё2(г,Т)*ф,Т), В2(и,Т)*ф,Т).