Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Иродов И.Е. Общая физика (5 т.) / Иродов. т3 Электромагнетизм. Основные законы_2014, 9-е изд, 319с.pdf
Скачиваний:
153
Добавлен:
28.03.2021
Размер:
2.11 Mб
Скачать

1. Единицы величин в СИ и системе Гаусса

 

Обозначе-

Единица

Отношение

Величина

величины

 

ед. СИ

 

ния

 

 

 

ед. СГС

 

 

 

 

 

СИ

СГС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сила

F

Н

дин

105

 

Работа, энергия

A,W

Дж

эрг

107

 

Заряд

q

Кл

ед. СГСЭ

3 · 109

 

Напряженность

E

В/м

ед. СГСЭ

1/(3 ) 104)

электрического поля

 

 

 

 

 

 

 

Потенциал, напряжение

, U

В

ед. СГСЭ

1/300

 

Электрический момент

p

Кл ) м

ед. СГСЭ

3 )

1011

Поляризованность

P

Кл/м2

ед. СГСЭ

3 )

105

 

Вектор D

D

Кл/м2

ед. СГСЭ

12 · 105

Емкость

C

Ф

см

9 )

1011

Сила тока

I

А

ед. СГСЭ

3 )

109

 

Плотность тока

j

А/м2

ед. СГСЭ

3 )

105

 

Сопротивление

R

Ом

ед. СГСЭ

1/(9 ) 1011)

Удельное сопротивление

 

Ом · м

ед. СГСЭ

1/(9 ) 109)

Проводимость

 

См

ед. СГСЭ

9 )

1011

Удельная проводимость

 

См/м

ед. СГСЭ

9 ) 109

 

Магнитная индукция

B

Тл

Гс

104

 

Магнитный поток,

Ф, Χ

Вб

Мкс

108

 

потокосцепление

 

 

 

 

 

 

 

Магнитный момент

pm

А · м2

ед. СГСМ

103

 

Намагниченность

J

А/м

ед. СГСМ

 

10–3

Вектор H

H

А/м

Э

4 · 10–3

Индуктивность

L

Гн

см

109

 

 

 

 

 

 

 

 

 

312

Приложения

 

 

2.Основные формулы электромагнетизма в СИ

исистеме Гаусса

Наименование

 

СИ

 

 

 

 

 

 

 

Гауссова система

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Поле E точечного заряда

E

 

1

 

 

 

 

q

 

E

 

 

q

 

4 0 r 2

 

 

 

 

 

r 2

Поле E в плоском

E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E

4

 

 

конденсаторе и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

у поверхности проводника

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Потенциал поля

 

 

 

1

 

 

 

 

q

 

 

 

 

q

 

точечного заряда

4 0

 

r

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Связь между E и

E – D , 1 2 E dl

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Циркуляция вектора E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

KEdl = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в электростатическом поле

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Электрический момент

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p ql

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

диполя

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Электрический диполь p

F p

E

 

, M [pE], W pE

в поле E

 

l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Связь между поляризованно-

P k 0E

P kE

стью и напряженностью

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Связь между , P и E

= Pn k 0En

= Pn kEn

Определение вектора D

D 0E P

D = E 4 P

Связь между и k

1 k

 

 

 

 

 

 

 

1 4 k

Связь между D и E

D 0E

D E

Теорема Гаусса для вектора D

KD

d

S

= q

KD

d

S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 4 q

Емкость конденсатора

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C = q/U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Емкость плоского

C

0 S

 

C

 

 

0 S

 

 

 

 

h

 

 

 

 

 

 

 

 

4 h

конденсатора

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Энергия системы зарядов

 

 

 

 

 

 

 

W 1/2 qi i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Полная энергия

 

 

 

 

 

 

 

W 1/2 dV

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

взаимодействия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Энергия конденсатора

W qU/2 CU2/2 q2/2C

Плотность энергии

w ED/2

w ED/8

электрического поля

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Уравнение непрерывности

 

j dS

dq

,

D ) j

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложения

313

 

 

Продолжение табл. 2

Наименование

 

 

 

СИ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Гауссова система

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Закон Ома

RI

 

 

 

E

j E E*

 

 

 

 

Закон Джоуля–Ленца

 

 

 

. 1

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

12, .

 

 

 

(

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

Q

 

RI

2

,

 

Qуд

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сила Лоренца

F qE q[vB]

 

 

 

 

 

 

F qE

q

[ vB ]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

 

 

 

Поле B движущегося заряда

B

<0

 

q[ vr ]

 

 

 

 

 

 

B

2

 

 

 

 

 

 

q[ vr ]

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

r3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

 

r3

 

 

 

 

Закон Био–Савара

dB

<0

[ jr ]dV

 

 

 

 

 

 

dB

2

 

 

 

[ jr ]dV

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

r3

 

 

 

 

 

dB

< 0

 

I [ dl,r ]

 

 

 

dB

2

 

 

 

 

I [ dl,r ]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

r3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

r3

 

 

 

 

Поле B:

 

 

 

<0

 

 

2I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 2I

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) прямого тока

4

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<0 2 I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 2 I

 

 

 

 

б) в центре витка

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

4

 

nI

 

 

 

 

в) в соленоиде

B <0nI

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Закон Ампера

dF I[dl, B]

 

 

 

 

 

 

 

 

d

F

 

1

[ d , ]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

l B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dF [jB]dV

 

 

 

 

 

 

 

 

dF

 

 

1 [ jB ]dV

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сила взаимодействия

Fед

<0 2I1 I2

 

 

 

Fед

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2I1 I2

параллельных токов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Магнитный момент

pm IS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

pm

 

 

 

1

 

 

IS

 

 

 

 

контура с током

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Магнитный диполь pm в поле B

 

 

 

F pm

B

,

N [ pmB]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Работа по перемещению

A I2 – Ф1)

 

 

 

 

 

 

A

1

I ( 2 1 )

 

 

 

 

 

 

 

контура с током

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Циркуляция намагниченности

KJ dl = I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

KJ dl

1

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

 

 

 

Определение вектора H

H B/<0 J

 

 

 

 

 

 

 

 

H B – 4 J

Циркуляция вектора H

KH dl = I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

KH dl

 

4

 

I

в стационарном поле

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Связь между J и H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J ?H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

< и ?

< 1 ?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

< 1 4?

B и H

B <<0H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B <H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

314 Приложения

Продолжение табл. 2

Наименование

 

 

 

 

 

 

 

СИ

 

 

 

 

 

 

 

Гауссова система

 

 

 

 

 

 

 

 

Закон преобразования

E E [ v0B ]

 

E E

1

 

[ v0B ]

 

c

 

полей E и B при v0 I c

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

B

[ v0E ]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B B c

[ v0E ]

 

 

c2

 

Инварианты

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

EB inv

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

электромагнитного поля

E2 c2B2 = inv

 

E2 B2 = inv

 

Э.д.с. индукции

 

 

 

i

 

 

d

 

 

 

 

i

 

 

1

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

dt

 

 

 

Индуктивность

 

 

 

 

L Ф/I

 

 

L c Ф/I

 

 

 

Индуктивность соленоида

 

 

L

 

<<

 

 

 

2

 

 

 

 

 

L

 

4

<

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0n V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n V

 

 

 

Э.д.с. самоиндукции

 

 

 

 

L

dI

 

 

 

 

s

 

1

 

 

 

L

dI

 

 

 

 

 

s

 

 

2

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Энергия магнитного поля

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W

 

 

LI 2

 

 

W

1 LI 2

 

 

 

тока

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

c

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Плотность энергии

 

 

 

 

w

 

BH

 

 

w

 

 

 

BH

 

 

 

магнитного поля

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

Плотность тока смещения

 

 

 

jсм

 

D

 

 

 

 

jсм

1 D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

4 t

 

 

 

Уравнения Максвелла

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 .

 

 

 

 

KE dl B dS

 

KE dl

 

 

 

 

B dS

 

в интегральной форме

 

c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

KD dS dV

 

KD dS 4 dV

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

KHdl (j

+ D) dS

 

KHdl

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

! j +

 

 

 

 

dS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 #

 

 

 

 

 

 

 

KB dS 0

 

 

KB dS 0

 

 

 

Уравнения Максвелла

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 .

 

 

 

 

 

 

D E B

 

 

D E

 

B

 

 

 

в дифференциальной

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D · D =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

 

 

форме

 

 

 

 

 

D

·

D

= 4

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

D

 

 

D H j

D

 

D H

 

 

 

 

! j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

 

 

 

 

4 #

Связь между E и Н

 

 

 

 

D · B = 0

 

 

D · B = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E 0 H <0<

 

 

E H <

 

 

 

в электромагнитной волне

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вектор Пойнтинга

 

 

 

П EHΕ

 

 

П

 

c

 

EHΕ

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Плотность импульса

 

 

 

 

 

 

 

1 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

электромагнитного поля

 

G

 

[EH]

 

 

G

 

[EH]

 

 

 

c2

 

 

4 c