Содержание номера

Раздел 1. Теоретическая электродинамика

Расчет самоиндукции тонкой цилиндрической проволоки из металла

Э.В. Завитаев, О.В. Русаков, А.И. Уткин, К.Е. Харитонов

Аннотация

В статье выполнен аналитический расчет самоиндукции тонкой цилиндрической проволоки из немагнитного металла. Рассмотрен общий случай, когда отношение длины свободного пробега электронов к радиусу проволоки может принимать произвольные значения. За теоретическую основу работы принят строгий кинетический подход, базирующийся на решении кинетического уравнения Больцмана для электронов проводимости в металле. В качестве граничных условий использовались условия зеркально-диффузного отражения электронов от внутренней поверхности проволоки (модель Фукса). В рамках постановки задачи высокочастотный ток возбуждается в проволоке однородным периодическим по времени электрическим полем без учета макроскопического скин-эффекта. Искомый коэффициент самоиндукции вычисляется через энергию магнитного поля и силу тока, протекающего через поперечное сечение проволоки. В результате проведенного расчета выявлено, что самоиндукция тонкой цилиндрической проволоки из металла существенно зависит от отношения ее радиуса к длине свободного пробега электронов, коэффициента зеркальности ее поверхности и частоты внешнего электрического поля. Также обоснована комплексная физическая природа самоиндукции в микроскопических масштабах. Полученные результаты наглядно демонстрируют важные кинетические и размерные особенности малых проводящих систем, которые не проявляются в макроскопических образцах, и могут найти применение при проектировании составных элементов современной микро- и наноэлектроники.

Ключевые слова: тонкая проволока, магнитный поток, магнитная индукция, самоиндукция, плотность тока

Раздел 2. Вычислительная электродинамика

Применение метода моментов для численного решения задачи дифракции волн на тонком идеально проводящем проводе

И.С. Хузин, Д.А. Коняев

Аннотация

В работе исследуется применение метода моментов при решении задачи дифракции электромагнитных волн на тонком идеально проводящем проводе произвольной формы изгиба и конечной длины, значительно превышающей диаметр его поперечного сечения. Рассматривается интегро-дифференциальное уравнение электрического поля (EFIE) в приближении тонкого провода, которое решается относительно тока с помощью проекционного метода. В качестве базисных и тестовых функций используются конечные элементы нулевого, первого и второго порядков (кусочно-постоянные, линейные и квадратичные). Разработана программа, реализующая решение задачи дифракции на таких проводах методом моментов. Отдельное внимание уделено проблеме численного расчета интегралов, возникающих при составлении матрицы системы, а также дополнительной обработке случая совпадения сегментов источника и приёмника. Проведены расчёты для проводов различных конфигураций, которые сравниваются с результатами, полученными с помощью программного комплекса FEKO. Продемонстрирована необходимость использования обработки случая совпадающих сегментов источника и приёмника для малых радиусов проводов. Посредством численного эксперимента показаны недостатки использования функций низких порядков: конечные элементы нулевого порядка часто не позволяют добиться приемлемой точности нахождения тока, индуцированного на проводе, что заметно на небольших моделях при использовании сеток с малым количеством сегментов. Также показано, что использование конечных элементов первого порядка с точки зрения точности получаемых результатов и скорости расчётов предпочтительно.

Ключевые слова: метод моментов, дифракция электромагнитных волн, тонкий идеально проводящий провод, интегро-дифференциальное уравнение электрического поля (EFIE), метод конечных элементов

Раздел 3. Вопросы экспериментальной электродинамики

Erratum к статье «Особенности проектирования тонкоплёночных нагревателей оптических элементов космических аппаратов»

А.В. Киселев, А.В. Гусев, А.В. Глущенков, С.А. Косицын, Д.И. Суров, О.П. Баженова, Е.В. Рыков, А.О. Штокал

Ознакомиться с выпуском журнала можно здесь