ОБЩИЙ КУРС ФИЗИКИ
Раздел II
«Электричество и магнетизм»
Основные темы лекций:
1.Электрическое поле
2.Электрический ток
3.Магнитное поле
4.Система уравнений Максвелла
Оглавление:
Лекция №1. Основы электростатики. Лекция №2. Теорема Гаусса.
Лекция №3. Потенциальность электростатического поля.
Лекция №4. Электростатика проводников.
Лекция №5. Электрическое поле в диэлектриках.
Лекция №6. Законы постоянного тока. Лекция №7. Основы магнитостатики. Лекция №8. Магнитное поле в веществе. Лекция №9. Электромагнитная индукция. Лекция №10. Электрические колебания. Лекция №11. Система уравнений Максвелла. Лекция №12. Электромагнитные волны.
Тема 1 |
Лекция №1 |
|
Основы электростатики |
·Фундаментальные взаимодействия элементарных частиц.
·Предмет классической электродинамики
·Электрический заряд. Релятивистская инвариантность заряда
·Закон сохранения электрического заряда
·Взаимодействие точечных электрических зарядов. Закон Кулона
·Теория близкодействия и физические поля Электрическое поле. Вектор напряжённости электрического поля
·Электрическое поле точечного заряда в вакууме ·Принцип суперпозиции для электрического поля
·Электрический диполь. Дипольный момент. Поле диполя в дальней зоне
|
1.1 Фундаментальные взаимодействия |
|
элементарных частиц |
• |
Сильное взаимодействие обеспечивает связь между |
|
кварками в нуклонах и между нуклонами в атомных ядрах. |
|
Радиус действия сильного взаимодействия порядка 10-15 м. |
• |
Электромагнитное взаимодействие между |
|
заряженными частицами обеспечивает стабильность атомов, |
|
молекул и конденсированных сред. Его радиус действия |
|
считается бесконечно большим. |
• |
Слабое взаимодействие играет важную роль в процессах |
|
превращения элементарных частиц. Радиус его действия |
|
порядка 10-18 м. |
• |
Гравитационное взаимодействие, связанное в общей |
|
теории относительности с геометрией пространства-времени, |
|
является универсальным и формирует все крупномасштабные |
|
объекты во Вселенной, а также отвечает за эволюцию |
|
Вселенной во времени. |
•Интенсивности взаимодействий относятся как
1:10-2:10-14:10-39, где интенсивность сильного взаимодействия принята за 1.
1.2 Предмет классической электродинамики.
Электрический заряд
•Понятие электрического заряда первично, то есть не подлежит непосредственному определению. Он обозначается обычно Q или q.
•Опыт показывает, что в природе существуют
электрические заряды двух типов: положительные и отрицательные.
•Электрический заряд обладает релятивистской инвариантностью, т.е. имеет одинаковые величину и знак во всех системах отсчёта и, следовательно, он не зависит от скорости движения носителя заряда.
•Выполняется закон сохранения электрического
заряда.
•Носителями заряда являются элементарные частицы.
1.3 Взаимодействие точечных электрических зарядов. Опыт Кулона
Силовое взаимодействия точечных заряженных частиц описывается |
|||||
законом Кулона |
r |
r |
|
q1q2 |
r |
|
F21 |
F12 |
|
|
r |
|
4 0r3 |
||||
|
|
|
|
(1.1) |
|
где ε0 = 8,85х10-12 Ф/м - электрическая постоянная в системе единиц СИ
Взаимодействие зарядов
Одноимённые заряды отталкиваются
Разноимённые заряды притягиваются
Кулон (Coulomb) Шарль (14.VI.1736–23.VIII.1806)
1.4Электрическое поле
•Для описания механизма взаимодействия электрических зарядов может быть использована либо теория близкодействия, где имеется особый материальный носитель взаимодействия, либо теория дальнодействия, где заряды непосредственно взаимодействуют друг с другом (без посредника).
•Материальный носитель силового взаимодействия,
заполняющий непрерывным образом пространство,
называется электрическим полем.
•В электростатике источником электрического поля считаются заряды. Понятие физического поля было введено Майклом Фарадеем. Все 4 фундаментальные физические взаимодействия осуществляются через посредничество соответствующих полей.