![](/user_photo/1582_49eGd.jpg)
- •Лекции по физике
- •Механика. Молекулярная физика. Кинематика
- •Основные понятия и величины
- •2. Кинематика частицы. Перемещение, скорость, ускорение
- •1) Векторный способ описания движения.
- •2) Координатный способ описания движения.
- •3. Кинематика вращательного движения твердого тела
- •Динамика. Законы Ньютона и их следствия
- •1. Сила, масса, импульс
- •2. Первый закон Ньютона
- •3. Преобразования координат Галилея
- •4. Второй закон Ньютона
- •5. Третий закон Ньютона
- •6. Классический принцип относительности
- •Работа и энергия
- •1. Работа переменной силы
- •2. Кинетическая энергия частицы
- •3. Консервативные силы и потенциальная энергия
- •4. Потенциальная энергия центральных сил
- •5. Градиент потенциальной энергии
- •6. Механическая энергия частицы и закон ее изменения
- •Момент импульса
- •1. Момент импульса частицы
- •2. Закон изменения момента импульса. Момент силы
- •3. Момент импульса относительно оси
- •Законы изменения и сохранения полного импульса системы частиц
- •2. Центр масс. Уравнение движения центра масс
- •Реактивное движение. Уравнение Мещерского
- •Энергия системы частиц
- •Закон сохранения механической энергии
- •Момент импульса системы. Уравнение моментов
- •Закон сохранения момента импульса
- •Динамика твердого тела
- •1. Вращение тела относительно закрепленной оси
- •2. Момент инерции и его вычисление
- •3. Кинетическая энергия вращения
- •4. Плоское движение
- •Колебания
- •1. Гармонический осциллятор
- •2. Физический и математический маятники
- •3. Затухающие гармонические колебания
- •4. Сложение гармонических колебаний
- •5. Вынужденные колебания
- •6. Резонанс
- •1. Постулаты специальной теории относительности
- •2. Одновременность и синхронизация часов
- •3. Следствия постулатов Эйнштейна
- •4. Преобразования Лоренца
- •5. Энергия релятивистской частицы
- •Введение в термодинамику
- •Начнем рассматривать термодинамические системы, описываемые
- •Измерить температуру можно по изменению какого-либо другого параметра, меняющегося при изменении энергии тела, на чем основано действие разнообразных термометров.
- •3 Нулевое начало термодинамики
- •4 Уравнение состояния идеального газа
- •При обычных условиях, т.Е. При не очень больших давлениях
- •1 Термодинамическое определение энтропии
- •2 Второе начало термодинамики
- •3 Тепловые машины. Циклические процессы
- •4 Цикл Карно
- •Энтропия (статистический подход)
- •1 Энтропия при необратимых процессах в предыдущей главе было показано, что реальные процессы протекают
- •Направление необратимых процессов определяется ростом энтропии
- •При изменении термодинамических параметров это равновесие
- •Необратимые процессы в газах. Явления переноса
- •Многокомпонентные термодинамические системы и необратимые процессы в них
- •1 Фазы и химический потенциал
- •2 Диффузия в газах
- •Реальные среды
- •1 Межмолекулярное взаимодействие
- •3 Свойства реального газа. Уравнение Ван-дер-Ваальса
- •4 Поверхностное натяжение
- •Электричество. Магнетизм. Волновые процессы и оптика. Электростатическое поле.
- •Проводник в электрическом поле
- •Электрическое поле в диэлектриках
- •Энергия электрического поля
- •Законы постоянного тока
- •Контактные явления в проводниках
- •Магнитное поле в вакууме
- •Проводник с током в магнитном поле
- •Магнитное поле в магнетиках
- •Явление электромагнитной индукции
- •Энергия магнитного поля
- •Электрические колебания
- •Электромагнитное поле. Теория Максвелла
- •Волновые процессы. Электромагнитные волны
- •Интерференция электромагнитных волн
- •Дифракция электромагнитных волн
Электричество. Магнетизм. Волновые процессы и оптика. Электростатическое поле.
Закон Кулона
В природе существует несколько типов полей: гравитационное, электромагнитное, сильное, слабое. Каждое имеет свою константу взаимодействия или заряд (так, например, массу m можно назвать гравитационным зарядом). Вокруг тел, имеющих электрический заряд, всегда существует электрическое поле. Вначале мы рассмотрим свойства покоящихся зарядов, между которыми действуют только электрические силы. Электрическое поле, созданное системой покоящихся зарядов, называется электростатическим полем.
Точечным
зарядом
является заряженное тело, геометрическими
размерами которого в данных условиях
можно пренебречь. Закон
Кулона
(1785 г.) устанавливает, что сила
Кулона
или сила взаимодействия двух точечных
электрических зарядов
и
,
находящихся в вакууме на расстоянии
друг от друга, определяется выражением
,
где
-
это единичный радиус-вектор, направленный
вдоль линии, соединяющей точечные
заряды,
м/Ф,
а постоянная
Ф/м
называетсяэлектрической
постоянной.
Величину
электрического поля можно определить
по величине кулоновской силы
,
с которой поле действует на пробный
заряд
.
Но само поле заряда
не должно зависеть от величины
.
Поэтому электрическое поле принято
характеризоватьвектором
напряженности
.
Электрическое
поле изображается с помощью силовых
линий
- это линии, касательные к которым в
каждой точке совпадают с направлением
вектора напряженности
(не имеющий начальной скорости свободный
точечный заряд
в электрическом поле всегда начинает
двигаться вдоль силовой линии). Плотность
силовых линий или число силовых линий
,
пересекающих расположенную под прямым
углом площадку
,
пропорционально величине напряженности
поля
в данной точке. Силовые линии электрического
поля начинаются на положительных
зарядах и заканчиваются на отрицательных,
либо уходят в бесконечность.
Теорема
Гаусса для электрического поля:
поток вектора напряженности
электростатического поля через любую
замкнутую поверхность равен алгебраической
сумме заключенных внутри этой поверхности
зарядов, деленной на
:
,
или
(теорема Остроградского-Гаусса для электростатического поля в дифференциальной форме).
Электростатическое поле потенциально и характеризуется потенциалом.
,
т.е.
потенциал равен потенциальной энергии
единичного точечного заряда в данной
точке поля. При решении электростатических
задач полезно учитывать и следующее
утверждение: точечный заряд
в
точке с потенциалом
всегда обладает потенциальной энергией
,
поэтому работа по перемещению точечного
заряда
в любом электростатическом поле всегда
равна произведению величины заряда на
разность потенциалов между точками
начального и конечного положений
заряда:
Совокупность
точек (поверхность) с одинаковым
потенциалом называется эквипотенциальной
поверхностью.
Вектор напряженности связан с потенциалом
соотношением
,
и силовые линии поля всегда перпендикулярны
к эквипотенциальным поверхностям.
Для
электростатического поля циркуляция
вектора напряженности по любому
замкнутому контуру равна нулю:- это теорема о циркуляции вектора
Следовательно, электростатическое
поле –потенциальное
поле.