Так как
известны в моменты
то и
определяется в эти же моменты времени.
Для расчета энергии поля можно использовать и другую формулу:
При использовании значений напряженности поля для вычисления
необходимо учесть следующие особенности. Во-первых, имеется существенное различие между
Если мы полагаем
известным и определяем
по формулам (2.22) и (2.24), то
что можно переписать, используя соотношения (2.16) и (2.17), в виде
Следовательно,
уменьшается при больших к
по сравнению с
так что сумма
по к заметно меньше, особенно когда относительно большая энергия сосредоточена в области коротких длин волн. Итак, потенциальную энергию необходимо вычислять суммированием
по всем зарядам, которое может быть представлено как интеграл по объему
Если использовать закон Кулона
то этот интеграл можно преобразовать к виду
Так как в нашей модели выполняется модифицированный закон Кулона — уменьшение сил при малых расстояниях, как показано на рис. 4.9, то эти два выражения для энергии не эквивалентны и более правильным является первое из них. В модель специально введен алгоритм сохранения энергии (используется при значении параметра
позволяющий правильно вычислять потенциальную энергию при наличии разностной сетки. Более подробно он рассмотрен в части
это сумма
по всем частицам. Если бы мы просто вычисляли
то мы рассчитывали бы
в моменты времени
и т.д., перемежающиеся с временами расчета
Для того чтобы рассчитывать энергии одновременно, можно, как уже отмечалось в § 3.11, усреднить величину
каким-либо из способов, указанных ниже и имеющих порядок точности
Последнее выражение требует минимальных вычислительных затрат, и именно поэтому оно используется в программе ESI. Если бы точность интегрирования уравнений движения была выше, чем
то можно было бы использовать более точные интерполяционные формулы для вычисления
Задачи
(см. скан)