Введение Электромагнитные взаимодействия в природе

• Типы фундаментальных взаимодействий: относительные константы взаимодействий, эффективный радиус взаимодействия

• Области применения сильного, слабого и гравитационного взаимодействий

• Роль электромагнитных взаимодействий в микросистемах и макросистемах

• Примеры сил электромагнитной природы:

• Свет – электромагнитная волна

• Роль электромагнитных взаимодействий в живой ткани

• Электромагнитные взаимодействия и физические и химические свойства вещества

Электрический заряд и его свойства

• Электрический заряд – фундаментальное понятие для электромагнитных взаимодействий

• Определение заряда

• Электрический заряд – отличительный признак электромагнитных взаимодействий

• Заряд – мера электромагнитного взаимодействия

• Заряд – источник электромагнитного поля

• Заряд – скаляр

• Свойства заряда

  • Наличие двух типов зарядов (экспериментальный факт, отталкивание и притяжение)

  • Квантование (дискретность) заряда

  • Закон сохранения заряда

  • Инвариантность заряда

Глава 1. Электростатическое поле в вакууме

1. Закон Кулона

• Законы физики – опытные факты

• Закон Кулона

• Замечания к формулировке закона

  • Выполняется только для точечных зарядов

  • Коэффициент пропорциональности

  • Направление и точка приложения силы

• Кулон – единица измерения заряда

2. Электрическое поле

• Электрическое поле – форма материи, передает электрическое взаимодействие

• Обнаружение поля

• Пробный заряд

3. Напряженность электрического поля

• Обнаружить поле – обнаружить действие силы на заряд

• Сила характеризует не только поле

• Напряженность

• Однозначность напряженности

• Напряженность поля, создаваемого точечным зарядом

• [Е] = В/м

• Однородное электростатическое поле

4. Принцип суперпозиции

• Принцип в физике

• Принцип суперпозиции

• Аналогия с принципом независимости действия сил

• Две формы принципа суперпозиции

• Закон Кулона и принцип суперпозиции полностью описывают электростатику

• Напряженность поля, создаваемого заряженным объемом

  • объемная плотность

  • поверхностная плотность

  • линейная плотность зарядов

5. Линии вектора напряженности

• Силовые линии (линии вектора напряженности электростатического поля)

• Характеристики

  • Однозначность

  • Направленность

  • Плотность силовых линий равна модулю напряженности

• Противоречия

  • Не определено поведение вблизи заряда

  • Поле описывается непрерывным образом, а линии – дискретным

• Силовые линии однородного поля

6. Поток вектора напряженности

• Поток – строгий аналог для нестрогого понятия числа силовых линий

• Поток произвольного векторного поля

• Аналогия с потоком в гидродинамике

• Единицы измерения, вспомогательный характер

7. Теорема Остроградского-Гаусса

• Теорема Остроградского-Гаусса

• Доказательство

  • Поле уединенного заряда внутри замкнутой поверхности

    • Понятие телесного угла

  • Поле уединенного заряда вне замкнутой поверхности

  • Поле системы точечных зарядов

• Теорема Остроградского-Гаусса для непрерывного распределения заряда

• Применимость теоремы

  • Поле заряженной сферы

  • Поле бесконечной заряженной плоскости