Конспект лекций по физике

Квантовая физика Математика Курсовые и лабораторные по сопромату Стили в искусстве

Электроника
Лабораторные работы
Математика
Контрольная работа на вычисление
интеграла
Задачи типового расчета
Квантовая физика
Постулаты Бора
Квантовый гармонический осциллятор
Щелочные металлы. Уровни энергии
Характеристические рентгеновские спектры
Фотонный газ
Электронный газ и его некоторые свойства
Электроны в кристаллах
Примесная проводимость полупроводников

Сверхпроводимость

Ядерные силы

Деление ядер

Элементарные частицы

Кварки

Поляризация диэлектриков

Применение закона Ампера

Соединение конденсаторов

Кинематика

Криволинейное движение тела
под действием силы тяжести

Квантовая гипотеза Планка

Волновая функция и измерения

Интегралы движения

Туннельный эффект

Расщепление спектральных линий
в магнитном поле

Сферические волны

Теория столкновений
История искусства
Скульптура
Барокко
Вазопись и живопись
Византия
Искусство Древней Японии
Монументальная живопись
Тициан. Представитель венецианской школы
Искусство итальянского барокко
Русская глиняная игрушка
Виды декоративно – прикладного искусства
Модерн
Фовизм
Абстрактное искусство
Постсупрематизм
Сюрреализм
Аналитическое искусство
ВХУТЕИН: (Высший художественно
-технический институт)
Кинетическое искусство
Поп-арт
Акционизм в искусстве
Видео-арт
Московский концептуализм
Социалистический реализм
Советская пейзажная живопись
Тенденции современного дизайна

 

Электромагнитное взаимодействие Мир состоит из взаимодействующих частиц. Всё, что мы видим, построено из элементарных частиц, есть такие кирпичики мироздания. На макроскопическом уровне много взаимодействий, на самом деле, в основании всего лежит четыре типа фундаментальных взаимодействий

Электрический заряд Частицы, участвующие в электромагнитном взаимодействии, обладают специальным свойством - электрическим зарядом.

Электромагнитное поле

 Ещё раз повторю, мир состоит из взаимодействующих частиц, но частицы не взаимодействуют друг с другом. Этот вопрос занимал ещё Ньютона. Он считал, что сама идея взаимодействия через пустое пространство это абсурд. Нынешняя физика так же отвергает взаимодействие через пустое пространство. Например, откуда Земля "знает", что где-то от неё на расстоянии 150 млн. км находится Солнце, к которому она должна притягиваться? Поле является переносчиком взаимодействия, в частности, переносчиком электромагнитных взаимодействий является электромагнитное поле. Что такое поле? опять таки первичное понятие, невозможно его выразить более простыми словами. Надо понимать так: имеем частицу заряженную, одну единственную, и то, что создаёт частица в пространстве, это и есть электромагнитное поле. Некоторые формы этого электромагнитного поля мы видим, свет есть проявление электромагнитного поля. Другая заряженная частица погружена в это поле и взаимодействует с этим полем там, где она находится. Таким образом, решена проблема взаимодействия. Электромагнитное поле - это переносчик электромагнитного взаимодействия.

 Опять таки, поле мы не можем описать обычными словами. Вот стол, он деревянный, коричневый и т.д., его можно описать бесконечно большим набором свойств. Электромагнитное поле гораздо более простая вещь. Движение частицы, находящейся в электромагнитном поле, описывается следующим уравнением.

Второй закон Ньютона

 Заряженная частица, обладающая зарядом q, движется в электромагнитном поле согласно этому уравнению. Видим, что сила, действующая на частицу со стороны электромагнитного поля, определяется двумя векторными полями: , то есть в каждой точке пространства задан вектор , который может меняться со временем (математик может сказать, если в каждой точке пространства задана скалярная функция, что задано скалярное поле, если задана векторная функция - задано векторное поле), поле  называется напряжённостью электрического поля, поле  - индукция магнитного поля. Почему они так называются, нам сейчас неважно, это термины. Почему они разделены? Потому что влияние их на частицу различны. Поле  не содержит никаких характеристик частицы кроме заряда. Если v = 0, то второе слагаемое вылетает. Это означает, что магнитное поле действует только на движущиеся частицы. Неподвижные заряды не чувствуют магнитного поля.

 Когда говорится о функциях координат, имеется в виду, что мы находимся в некоторой инерциальной системе. Если заряд движется, то в другой инерциальной системе он будет покоиться. Это означает, что, если в одной инерциальной системе отсчёта существует только , то в другой появится и . Вот эти два векторных поля полностью описывают электромагнитное поле. Задать электромагнитное поле означает задать шесть функций от координат и времени.

Как задать поле в этом помещении? Помещаем пробный заряд, измеряем силу, делим на q, получаем . Чуть сложнее измерить . Есть более изящные методы измерения, основанные на этом уравнении. И получим исчерпывающее описание этой вещи. Это описание на много проще описания этого стола.

Уравнения поля

Электромагнитные волны Я уже говорил, что Максвелл усовершенствовал уравнения (добавил туда ток смещения), и получилась, наконец, замкнутая теория, и венцом постижения этой теории было предсказание существования электромагнитных волн. Надо понимать, что никто этих волн до Максвелла не видел, никто даже не подозревал, что такие вещи могут быть. Но, как только были получены эти уравнения, из них математически следовало, что должны существовать электромагнитные волны, и лет через двадцать после того, как это предсказание было сделано, они стали наблюдаемы, и тогда был триумф теории.

Закон сохранения энергии для электромагнитного поля

Волновое уравнение и его решение

Статическое электромагнитное поле (электростатика) В статическом электромагнитном поле отсутствует магнитное поле, а электрическое описывается двумя уравнениями

Полевые уравнения Поток вектора Циркуляция потока

Общие свойства электростатического поля Берём замкнутый контур, вычисляем циркуляцию. Второе уравнение утверждает, что, какой бы контур мы не взяли, циркуляция равна нулю. Отсюда следует, что силовые линии электромагнитного поля не могут быть замкнутыми

Потенциал Работа по перемещению заряда по замкнутому контуру равна нулю.

Потенциал системы точечных зарядов Пусть имеется один точечный заряд q . Это частный случай сферической симметрии. область занята зарядом, по этой области размазан электрический заряд, мы должны полностью охарактеризовать этот заряд и найти создаваемое им поле

Поля, создаваемые распределениями зарядов с хорошей симметрией

Цилиндрическая симметрия Вот мы имеем плоскость YZ , заряженную до бесконечности. Эта плоскость заряжена с постоянной плотностью s . s называется поверхностная плотность заряда.

Поле системы точечных зарядов. Принцип суперпозиции

Сила, действующая на диполь во внешнем поле

Поле диполя Диполем называется такое распределение заряда, для которого полный заряд равен нулю

Сила, действующая на ограниченное распределение заряда во внешнем поле имеем поле, имеем какой-то заряд, размазанный по некоторой области, локализованный заряд. Нас интересует, какая сила будет действовать на заряженное тело, ну, или в конечном итоге, как оно будет двигаться, находясь во внешнем электрическом поле. Имеем распределение заряда, мы теперь попробуем получить более точную формулу, не так радикально, а, вот, если уйти достаточно далеко, но ещё, когда это распределение не выглядит совсем точечным, хотим получить более точное приближение.

Диэлектрики в электрическом поле С точки зрения электричества, вещество делится на проводники и диэлектрики Проводники – это тела, в которых имеются свободные носители заряда, то есть заряженные частицы, которые могут свободно перемещаться внутри этого тела (например, электроны в металле, ионы в жидкости или газе). Диэлектрики – это тела, в которых нет свободных носителей заряда, то есть нет заряженных частиц, которые могли бы перемещаться в пределах этого диэлектрика. Поведение этих тел в электрическом поле различно, и сейчас мы эти различия рассмотрим.

Проводники в электростатическом поле

Конденсаторы Пусть мы имеем отдельный проводник, на который посажен заряд q, этот проводник создаёт поле такой конфигурации Потенциал этого проводника одинаков во всех токах, поэтому можно говорить просто потенциал проводника, а, вообще-то, слово потенциал требует указания точки, в которой этот потенциал определяется. Можно показать, что потенциал уединённого проводника – линейная функция заряда, который на него посажен, , увеличите заряд вдвое, потенциал увеличится вдвое. Это не очевидная вещь, и я не могу привести каких-нибудь аргументов на пальцах, чтобы пояснить вот эту зависимость. Получается так, что структура поля не меняется, ну, картина силовых линий не меняется, просто растут напряжённости поля во всех точках пропорционально этому заряду, но общая картина не меняется

Энергия конденсатора

Энергия электростатического поля

Стационарные магнитные поля

Магнитный момент витка с током

Магнитное поле, создаваемое произвольным проводником с током

Магнитный момент Имеется в виду, что в ограниченной области пространства текут токи, тогда есть простой рецепт для нахождения магнитного поля, которое создаёт это ограниченное распределение. Ну, кстати, под это понятие ограниченное пространство подпадает любой источник, поэтому тут никакого сужения нет.

Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле

Явление электромагнитной индукции

Магнитное поле в веществе

Электродвижущая сила

Закон Ома Для металлических проводников с хорошей точностью выполняется такой закон: , где величина  называется проводимость, это некоторая константа, характеризующая способность проводника проводить ток. Это закон в дифференциальной форме, какое отношение он имеет к закону, который вы хорошо знаете ? Это следствие, кстати, получите его для цилиндрического проводника.

Явление самоиндукции

Закон сохранения заряда

Нестационарные поля описываются полным набором уравнений Максвелла без всяких изъятий:

Энергия магнитного поля

На главную