物理代写|电磁学代写electromagnetism代考|ELEC3104
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电磁学是电荷、磁矩和电磁场之间的物理互动。电磁场可以是静态的,缓慢变化的,或形成波。电磁波一般被称为光,遵守光学定律。
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物理代写|电磁学代写electromagnetism代考|Electric Current
Consider the motion in a system of electric charges, as presented in Fig.5.1. A current will exist, if there is a net flow of charge through a region. To define current, we consider the charges moving as in Fig. $5.1$ and a surface of area $A$ perpendicular to the direction of motion of the charges.
By definition, the ratio of the amount of charge $\Delta Q$ that passes through the surface area $A$ in a time interval $\Delta t$ is the average current $I_{a v}$ :
$$
I_{a v}=\frac{\Delta Q}{\Delta t}
$$
which represents the charge that passes through $A$ per unit time. If the charge flow rate, $\Delta Q / \Delta t$ varies in time, then the current varies in time.
Then, the instantaneous current $I$ is define as
$$
I=\lim _{\Delta t \rightarrow 0} \frac{\Delta Q}{\Delta t}=\frac{d Q}{d t}
$$
Note that the instantaneous current $I$ is simply called electric current or current. In the SI units, the current has a unit of the ampere (A):
$$
1 \mathrm{~A}=1 \frac{\mathrm{C}}{\mathrm{s}}
$$
Equation (5.2) implies that a current of $1 \mathrm{~A}$ is equivalent to a charge of $1 \mathrm{C}$ passing through the surface area in $1 \mathrm{~s}$.
物理代写|电磁学代写electromagnetism代考|Microscopic Model of Current
In the following, we describe a microscopic model of conduction in a conductor to relate the current to the motion of the charge carriers. In particular, we will consider the current in a conductor with a cross-sectional area $A$, as shown in Fig. 5.3. Consider a section of the conductor with a length $\Delta x$. The volume of that section is
$$
\Delta V=A \Delta x=A v_d \Delta t
$$
Suppose that $n$ is the volume number density of mobile charge carriers (or the charge carrier density), then, the total number of carriers in the volume $\Delta V$ is
$$
N=n A \Delta x=n A v_d \Delta t
$$
Therefore, the charge $\Delta Q$ in this volume is
$$
\Delta Q=N q=q n A \Delta x=q n A v_d \Delta t
$$
From Eq. (5.1), the average current in the conductor is
$$
I_{a v}=\frac{\Delta Q}{\Delta t}=q n A v_d
$$
By definition, the drift speed represents the average speed of the charge carriers, denoted as $v_d$. To understand the drift speed, we will consider a conductor, and hence the charge carriers are free electrons. For an isolated conductor, the potential difference across it is zero, as described above for Fig. $5.3$, thus these electrons move randomly as the motion of molecules of the gas in a container. If we apply a potential difference across the conductor utilizing a battery, as also described above in Fig. 5.4, an electric field sets up in the conductor. That field exerts an electric force on the electrons, accelerating them in a given direction. That directed movement of electrons produces a current, as shown in Fig. 5.4. It is important to note that the electrons do not move in straight lines along the conductor. Indeed, they collide regularly with the atoms of the conductor, and hence their resultant motion is a complicated movement, considered here as a spiral motion. However, the collision just slows down the motion, because the electrons move slowly along the conductor (in a direction opposite to $\mathbf{E}$ ) with a drift velocity $\mathbf{v}_d$, as shown in Fig. 5.4.
电磁学代考
物理代写|电磁学代写electromagnetism代考|Electric Current
考虑电荷系统中的运动,如图 $5.1$ 所示。如果有净电荷流过一个区域,就会存在电流。为了定义电流,我 们考虑如图 1 中移动的电荷。5.1和面积的表面 $A$ 垂直于电荷的运动方向。
根据定义,电荷量的比例 $\Delta Q$ 穿过表面积 $A$ 在一个时间间隔 $\Delta t$ 是平均电流 $I_{a v}$ :
$$
I_{a v}=\frac{\Delta Q}{\Delta t}
$$
代表通过的电荷 $A$ 每单位时间。如果充电流量, $\Delta Q / \Delta t$ 随时间变化,则电流随时间变化。
那么,瞬时电流 $I$ 被定义为
$$
I=\lim _{\Delta t \rightarrow 0} \frac{\Delta Q}{\Delta t}=\frac{d Q}{d t}
$$
请注意,瞬时电流 $I$ 简称为电流或电流。在国际单位制中,电流的单位是安培 (A):
$$
1 \mathrm{~A}=1 \frac{\mathrm{C}}{\mathrm{s}}
$$
等式 (5.2) 意味着电流为 $1 \mathrm{~A}$ 相当于收费 $1 \mathrm{C}$ 通过表面积 $1 \mathrm{~s}$.
物理代写|电磁学代写electromagnetism代考|Microscopic Model of Current
在下文中,我们描述了导体中传导的微观模型,以将电流与电荷载流子的运动相关联。特别地,我们将考 虑横截面积为 $A$ ,如图 $5.3$ 所示。考虑一段长度为 $\Delta x$. 该部分的体积是
$$
\Delta V=A \Delta x=A v_d \Delta t
$$
假设 $n$ 是移动电荷载流子的体积数密度(或电荷载流子密度),那么,体积中载流子的总数 $\Delta V$ 是
$$
N=n A \Delta x=n A v_d \Delta t
$$
因此,收费 $\Delta Q$ 在这卷是
$$
\Delta Q=N q=q n A \Delta x=q n A v_d \Delta t
$$
从等式。(5.1),导体中的平均电流为
$$
I_{a v}=\frac{\Delta Q}{\Delta t}=q n A v_d
$$
根据定义,漂移速度代表电荷载流子的平均速度,表示为 $v_d$. 为了理解漂移速度,我们将考虑导体,因此 电荷载流子是自由电子。对于绝缘导体,其两端的电势差为零,如上图所示。5.3,因此这些电子随着容 器中气体分子的运动而随机移动。如果我们使用电池在导体上施加电势差,如上文图 $5.4$ 中所述,则会在 导体中建立电场。该场对电子施加电力,使它们沿给定方向加速。电子的定向运动会产生电流,如图 $5.4$ 所示。重要的是要注意电子不会沿着导体直线移动。事实上,它们有规律地与导体的原子碰撞,因此它们 的合成运动是一种复杂的运动,在这里被视为螺旋运动。然而,碰撞只是减慢了运动,因为电子沿着导体 缓慢移动 (在与导体相反的方向 $\mathbf{E}$ ) 具有漂移速度 $\mathbf{v}_d$ ,如图 $5.4$ 所示。
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金融工程代写
金融工程是使用数学技术来解决金融问题。金融工程使用计算机科学、统计学、经济学和应用数学领域的工具和知识来解决当前的金融问题,以及设计新的和创新的金融产品。
非参数统计代写
非参数统计指的是一种统计方法,其中不假设数据来自于由少数参数决定的规定模型;这种模型的例子包括正态分布模型和线性回归模型。
广义线性模型代考
广义线性模型(GLM)归属统计学领域,是一种应用灵活的线性回归模型。该模型允许因变量的偏差分布有除了正态分布之外的其它分布。
术语 广义线性模型(GLM)通常是指给定连续和/或分类预测因素的连续响应变量的常规线性回归模型。它包括多元线性回归,以及方差分析和方差分析(仅含固定效应)。
有限元方法代写
有限元方法(FEM)是一种流行的方法,用于数值解决工程和数学建模中出现的微分方程。典型的问题领域包括结构分析、传热、流体流动、质量运输和电磁势等传统领域。
有限元是一种通用的数值方法,用于解决两个或三个空间变量的偏微分方程(即一些边界值问题)。为了解决一个问题,有限元将一个大系统细分为更小、更简单的部分,称为有限元。这是通过在空间维度上的特定空间离散化来实现的,它是通过构建对象的网格来实现的:用于求解的数值域,它有有限数量的点。边界值问题的有限元方法表述最终导致一个代数方程组。该方法在域上对未知函数进行逼近。[1] 然后将模拟这些有限元的简单方程组合成一个更大的方程系统,以模拟整个问题。然后,有限元通过变化微积分使相关的误差函数最小化来逼近一个解决方案。
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随机分析代写
随机微积分是数学的一个分支,对随机过程进行操作。它允许为随机过程的积分定义一个关于随机过程的一致的积分理论。这个领域是由日本数学家伊藤清在第二次世界大战期间创建并开始的。
时间序列分析代写
随机过程,是依赖于参数的一组随机变量的全体,参数通常是时间。 随机变量是随机现象的数量表现,其时间序列是一组按照时间发生先后顺序进行排列的数据点序列。通常一组时间序列的时间间隔为一恒定值(如1秒,5分钟,12小时,7天,1年),因此时间序列可以作为离散时间数据进行分析处理。研究时间序列数据的意义在于现实中,往往需要研究某个事物其随时间发展变化的规律。这就需要通过研究该事物过去发展的历史记录,以得到其自身发展的规律。
回归分析代写
多元回归分析渐进(Multiple Regression Analysis Asymptotics)属于计量经济学领域,主要是一种数学上的统计分析方法,可以分析复杂情况下各影响因素的数学关系,在自然科学、社会和经济学等多个领域内应用广泛。
MATLAB代写
MATLAB 是一种用于技术计算的高性能语言。它将计算、可视化和编程集成在一个易于使用的环境中,其中问题和解决方案以熟悉的数学符号表示。典型用途包括:数学和计算算法开发建模、仿真和原型制作数据分析、探索和可视化科学和工程图形应用程序开发,包括图形用户界面构建MATLAB 是一个交互式系统,其基本数据元素是一个不需要维度的数组。这使您可以解决许多技术计算问题,尤其是那些具有矩阵和向量公式的问题,而只需用 C 或 Fortran 等标量非交互式语言编写程序所需的时间的一小部分。MATLAB 名称代表矩阵实验室。MATLAB 最初的编写目的是提供对由 LINPACK 和 EISPACK 项目开发的矩阵软件的轻松访问,这两个项目共同代表了矩阵计算软件的最新技术。MATLAB 经过多年的发展,得到了许多用户的投入。在大学环境中,它是数学、工程和科学入门和高级课程的标准教学工具。在工业领域,MATLAB 是高效研究、开发和分析的首选工具。MATLAB 具有一系列称为工具箱的特定于应用程序的解决方案。对于大多数 MATLAB 用户来说非常重要,工具箱允许您学习和应用专业技术。工具箱是 MATLAB 函数(M 文件)的综合集合,可扩展 MATLAB 环境以解决特定类别的问题。可用工具箱的领域包括信号处理、控制系统、神经网络、模糊逻辑、小波、仿真等。