Глава I

Электрическое поле в вакууме

1. Краткий исторический обзор развития представлений о природе электричества и магнетизма.

2. Заряд и поле. Закон Кулона. Напряженность поля.

3. Теорема Остроградского – Гаусса и ее применение.

4. Работа электрического поля по перемещению заряда. Потенциал. Потенциальный характер электростатического поля.

Лекция №1

1. Краткий исторический обзор развития представлений о природе электричества и магнетизма.

1. Развитие представлений об электричестве в Древнем мире.

Первые сведения об электричестве относятся к эпохе древнего мира. Эти сведения дошли до нас в виде многочисленных легенд. Например, такой легендой является сказание о пастухе Магнусе, который пас своих овец на горе, и однажды подошвы его башмаков прилипли к почве, да так, что он не смог оторвать ног от земли. Это произошло потому, что в горе было большое месторождение магнитных руд. Древние греки знали, что существует особый минерал - железная руда (магнитный железняк), способный притягивать железные предметы. 3алежи этого минерала находились возле города Магнесии. Название этого города послужило источником термина “магнит”. Древние не исследовали ни электрических, ни магнитных явлений. Однако они попытались дать объяснение этим явлениям.

Самое первое объяснение свойств магнита притягивать железо заключалось в том, что магниту приписывалась “душа”, которая заставляла магнит притягивать железо или притягиваться к железу. При этом магнит представляли подобно живому существу. Живое существо, например собака, видит кусок мяса и стремится к нему приблизиться. Подобно этому магнит как бы видит железо и стремится к нему притянуться. Это объяснение весьма примитивно с нашей точки зрения. Однако такого рода объяснения, когда предметы неживой природы одушевлялись, были характерными для древних, которые верили в существование целого ряда богов, духов и т. д.

Магниты были известны также и в странах Древнего Востока. Например, в Китае он был известен под названием “камень материнской любви”. Магнитам в разное время приписывали различные лечебные свойства — они применялись для лечения расстройств желудка, болезней многих внутренних органов и даже для продления жизни. Как известно из современных источников, не все эти представления были лишены смысла. Магнитотерапия активно применяется сейчас во многих серьезных научно-исследовательских центрах при лечении различных тяжелых заболеваний, таких, например, как гемофилия и сахарный диабет.

Но в древности начала развиваться и материалистическая философия. Философы-материалисты Древней Греции отвергали существование духов и пытались объяснить все явления природы естественными законами. Они учили, что все тела состоят из мелких материальных неделимых частиц - атомов. По их мнению, кроме атомов и пустоты, в которой атомы движутся, ничего не существует. Все явления природы объясняются движением атомов. Само слово “атом” греческого происхождения. Оно означает “неделимый”. Философы, верившие в существование атомов, из которых состоит природа, получили название атомистов. Одним из родоначальников этой философии был древнегреческий философ Демокрит (460 - 370 до н.э.). Философы-атомисты пытались дать объяснение электрическим и магнитным явлениям без обращения к специальным “душам” и “духам”.

Другим известным фактом было то, что янтарные веретена, которыми пользовались древнегреческие ткачи, после использования начинали притягивать к себе кусочки нитей и другие маленькие предметы. По греческому названию янтаря (электрон) впоследствии такие явления стали называться электрическими.