[ Парселл ] Том 2 - Электричество и магнетизм

большим количеством задач и примеров.

Содержание

Предисловие общего редактора русского перевода

6

Предисловие редактора перевода II тома

7

Из предисловия к Берклеевскому курсу физики

8

Предисловие ко II тому

9

Указания для преподавателей

11

Глава 1 Электростатика

17

1.1. Электрический заряд (17). 1.2. Сохранение заряда (19). 1.3.

Квантование заряда (20). 1.4. Закон Кулона (22). 1.5. Энергия

системы зарядов (26). 1.6. Электрическая энергия кристаллической

решетки (30). 1.7. Электрическое поле (32). 1.8. Распределение

заряда (36). 1.9. Поток (38). 1.10. Закон Гаусса (40). 1.11. Поле

сферического распределения заряда (43). 1.12. Поле линейного

заряда (45). 1.13. Поле бесконечно большого плоского заряженного

слоя (46). Задачи (47).

Глава 2. Электрический потенциал

51

2.1. Линейный интеграл электрического поля (51). 2.2. Разность

потенциалов и потенциальная функция (53). 2.3. Градиент скалярной

функции (55). 2.4. Получение поля из потенциала (57). 2.5.

Потенциалы распределения заряда, двух точечных зарядов и

длинного заряженного провода (57). 2.6. Равномерно заряженный

диск (60). 2.7. Сила, действующая на поверхностный заряд (64). 2.8.

Энергия, связанная с электрическим полем (67). 2.9. Дивергенция

векторной функции (69). 2.10. Теорема Гаусса и дифференциальная

форма закона Гаусса (72). 2.11. Дивергенция в декартовых

координатах (73). 2.12. Лапласиан (77). 2.13. Уравнение Лапласа

(78). 2.14. Различие между физикой и математикой (80). 2.15. Ротор

векторной функции (81). 2.16. Теорема Стокса (84). 2.17. Ротор в

декартовых координатах (85). 2.18. Физический смысл ротора (88).

Задачи (93).

Глава 3. Электрические поля вокруг проводников

96

3.1. Проводники и изоляторы (96). 3.2. Проводники в

электростатическом поле (97). 3.3. Основная задача электростатики.

Теорема единственности (103). 3.4. Некоторые простые системы

проводников (106). 3.5. Конденсаторы и емкость (110). 3.6.

Потенциалы и заряды на нескольких проводниках (114). 3.7.

Энергия, запасенная в конденсаторе (116). 3.8. Различные методы

решения задачи с граничными условиями (117). Задачи (119).

Глава 4. Электрические токи

122

4.1. Перенос заряда и плотность тока (122). 4.2. Стационарные токи

(124). 4.3. Проводимость и закон Ома (126). 4.4. Механизм

проводимости (129). 4.5. Где нарушается закон Ома? (134). 4.6.

Проводимость металлов(136). 4.7. Сопротивление проводников

(138). 4.8. Электрические цепи и их элементы (139). 4.9. Рассеяние

энергии при прохождении тока (144). 4.10. Электродвижущая сила и

гальванический элемент (144). 4.11. Переменные токи в

конденсаторах и сопротивлениях (149). Задачи (152).

Глава 5. Поля движущихся зарядов

156

5.1. От Эрстеда до Эйнштейна (156). 5.2. Магнитные силы (157). 5.3.

Измерение заряда во время движения (159) 5.4. Инвариантность

заряда (162). 5.5. Электрическое поле, измеренное в разных системах

отсчета (165). 5.6. Поле точечного заряда, движущегося с постоянной

скоростью (169). 5.7. Поле начинающего двигаться или

останавливающегося заряда (173). 5.8. Сила, действующая на

движущийся заряд (176). 5.9. Взаимодействие между движущимся

зарядом и другими движущимися зарядами (180). Задачи (187).

Глава 6. Магнитное поле

190

6.1. Определение магнитного поля (190). 6.2. Некоторые свойства

магнитного поля (196). 6.3. Векторный потенциал (202). 6.4. Поле

произвольного провода с током (205). 6.5. Поля колец и катушек

(207). 6.6. Изменение поля В вблизи листа с током (211). 6.7. Как

преобразуются поля (214). 6.8. Опыт Роуланда (220). 6.9.

Электрическая проводимость в магнитном поле. Эффект Холла

(222). Задачи (224).

Глава 7. Электромагнитная индукция и уравнения Максвелла

228

7.1. Открытие Фарадея (228). 7.2. Проводящий стержень,

движущийся в однородном магнитном поле (231). 7.3. Рамка,

движущаяся в неоднородном магнитном поле (234). 7.4. Рамка

покоится, источник поля движется (241). 7.5. Универсальный закон

индукции (243). 7.6. Взаимная индуктивность (248). 7.7. Теорема

взаимности (250). 7.8. Самоиндукция (252). 7.9. Контур, содержащий

самоиндукцию (254). 7.10. Энергия, запасенная в магнитном поле

(256). 7.11. «Что-то потеряно» (258). 7.12. Ток смещения (261). 7.13.

Уравнения Максвелла (264). Задачи (268).

Глава 8. Цепи переменного тока

272

8.1. Резонансный контур (272). 8.2. Переменный ток (277). 8.3. Цепи

переменного тока (282). 8.4. Полная проводимость и импеданс (284).

8.5. Мощность и энергия переменного тока (287). Задачи (290).

Глава 9. Электрические поля в веществе

292

9.1. Диэлектрики (292). 9.2. Моменты распределения зарядов (295).

9.3. Потенциал и поле диполя (299). 9.4. Вращающий момент и сила,

действующая на диполь во внешнем поле (301). 9.5. Атомные и

молекулярные диполи; индуцированные дипольные моменты (303).

9.6. Тензор поляризуемости (308). 9.7. Собственные дипольные

моменты (310). 9.8. Электрическое поле, созданное поляризованным

веществом (312). 9.9. Конденсатор, заполненный диэлектриком

(319). 9.10 .Поле поляризованного шара (322). 9.11. Диэлектрический

шар в однородном поле. (326). 9.12. Поле заряда в диэлектрике и

теорема Гаусса (327). 9.13. Связь между электрической

восприимчивостью и атомной поляризуемостью (331). 9.14.

Изменение энергии при поляризации (335). 9.15. Диэлектрики,

состоящие из полярных молекул (337). 9.16. Поляризация в

переменных полях (338). 9.17. Ток связанных зарядов (339). Задачи

(344).

Глава 10. Магнитные поля в веществе

347

Дополнительные задачи и вопросы

396

Приложение I. О построении электрических единиц в системе СИ

430

Приложение II. Некоторые формулы с величинами в часто употребляемых

432

единицах

Приложение III. Некоторые величины в гауссовской системе СГС и в

433

международной системе СИ

Приложение IV. Таблица физических постоянных

435

Предметный указатель

436

Предметный указатель

Алнико, кривая В —Н 393

—, электрическое строение 303

Алюминий 349, 350

Био — Савара формула 206, 207, 261

Аммиака молекула 312

Ван-Аллена пояс 428

Ампер 156, 181, 228, 355, 383

Вариационный метод 118, 119, 408

Ампер (единица) 122, 431

Ватт (единица) 145

Араго Франсуа 228, 419, 420

Вебер (единица) 431

Араго явление 420

Векторный потенциал 202—204, 250

Атом, поляризуемость 307

— — и «потенциальный» импульс

—, электрическая восприимчивость

429

331 — 336

Вестона нормальный элемент 146,

—, электрический ток в нем 363, 364

155

Кулона закон 22—25, 181, 431

— —, определение 190

— — и закон Гаусса 42

— — петли с током 355 — 359

Кэвендиш Генри 25

— —, преобразования 217, 218

Кюри точка 388, 391

— — прямого провода 191

Лапласа оператор, определение 77, 78

— —, ротор его 201

— — для сферически симметричных

— —, сила действующая на

функций 400

различные вещества 347—349

Лзрмора частота 368

— — соленоида 209, 210

Лейденская банка 343

Магнитные величины В, Н, М,

Ленца закон 239, 247

единицы 157, 196

Линейная плотность заряда

Магнитный диполь, единица

45

измерения 362

Линейный заряд, его поле 45

— —, момент, действующий на него

— —, — — вблизи проводящей

359 —361, 371

плоскости 120

— —, сравнение с электрическим

— —, потенциал 58-60

357—359

— интеграл по замкнутому пути

— момент, связанный со спином

81

электрона 370—372, 388

— — — — — в магнитном поле

— монополь 354

200

— полюс 352, 386

— — — — — в электрическом

— поток 235

поле 51-53

Магнитомеханическое отношение

Лоренц 136, 157

орбитальное 365

Лоренцевское сокращение 157-166

Макроскопические поля 317, 378, 381

Магнетит 349, 351, 387

Максвелл Джеймс Клерк 110, 157,

Магнетрон 424

261,263, 330

Магнит постоянный 387 393

Максвелла уравнения 263, 264

— —, поле его 353, 380-383

Масса, ее инвариантность 162, 163

Магнитная восприимчивость 374

Метана молекула, поляризуемость

—375

308

— гидродинамика 214

Микроскопическое поле магнитное

— индукция 385

375 — 378

Магнитного потока трубка

— — электрическое 318

236

Микрофарада 112

Магнитное поле в веществе,

МКС рационализированные единицы

сравнение с электрическим полем

430 — 431

378

Момент вращения 30, 372, 416

— —, влияние на химические

— количества движения 429

процессы 351

— — —, сохранение в магнитном

— — внутри намагниченного

поле 429

цилиндра 386

— — — орбитальный, связь с

— —, дивергенция 201, 256

магнитным моментом 364

— —, единицы 196 — 198

Моменты распределения зарядов

— — кольца с током 207, 208

295—299

Мостовая схема 154

Поляризация магнитная 373

Мощность в цепи переменного тока

Поляризованная сфера 322—326

287—289

Поляризованный цилиндр, его

Намагниченного вещества внешнее

магнитное поле 381, 383

магнитное поле 375—377

Поляризуемости тензор 309

Намагниченность 54, 393

— —, его симметрия 424

— насыщение 387

Полярные молекулы 312, 313

— кривая для алнико 393

— —, их ориентация 337, 338

Намагниченный диск 382, 383, 394

Последовательная RLC цепь 271

Намагниченный цилиндр, его поле

Постоянная времени RC цепи

381, 382

150

Нейтрона магнитные свойства 382

— Планка 17, 370

Непрерывное распределение заряда

Постоянный магнит 387,

36, 37

393

Неразрывности урагнение 259

— —, его поле 353, 380—383

Ньютон (единица) 342, 431

— электрический дипольный момент

Ньютон Исаак 44

310 — 313

Обратных квадратов расстояния

Потенциал 51—92

закон 24, 25

— векторный 202—204, 250

Октуиольный момент 299

— двух точечных зарядов 58

Ом (единица) 129, 431

— заряженного диска 60—63

Ома закон 126—128, 137

— электрического диполя 300

Орбитальный магнитный момент 364

— Юкавы 404

Остатбчное поле 393

Потенциала коэффициенты 116

Отклоняющий магнит 395, 396

Потенциалов разность,

Параллельный RLC резонансный

определение 53

контур 292

Потенциальная энергия 28,55

Парамагнетизм 349, 350, 372

— — системы зарядов 67—

Пары рождение 19

69

Переменного тока схема 271, 282—

Поток магнитный 235

284

— электрического поля 38—

— —, мощность и энергия 287—289

43

Переменный ток 277 — 283

Потока трубка 236

Переходные явления в цепи

Преобразования электрического и

переменного тока 278

магнитного полей 217

Пикофарада 112

Пристли Джозеф 25

Поверхностный заряд, определение

Проводимость 126 — 131, 284—287

46

— металлов 136 — 138

— —, сила, действующая на него

— при наличии магнитного поля

64—67

221—224

Подвижность ионная 408, 409

Проводник 95 — 120

Полупроводник 96, 136, 138

— вблизи точечного заряда 104 —

Полюс магнитный 352, 386

108

Поляризации плотность 314

— металлический, его парамагнетизм

372

—, действующая на движущийся

— полый, электрическое поле

заряд в электрическом поле 177

внутри 104, 105

—180

Проводящая среда в

однородном

—, — — магнитный диполь 381—

поле 344, 406

383

Проводящий стержень, движущийся

—, — — различные вещества в

в магнитном поле 231—233

магнитном поле 347

Пуассона уравнение 78

—, — — слой с током 212, 213

Равновесие в электростатическом

Силовые линии поля 35, 36, 353

поле 79

Силы, закон преобразования 179,

Реактанс индуктивный 277

180

Резонирующая полость как LC-

Скалярная магнитная функция 382

контур 291

— потенциальная функция 382

Резонансный контур 271—276

Скорость носителей заряда 130

— —, добротность 281, 282

— 134

— — магнетрона 424

— света независимо от длины волны

— —, частота 277

25

Резонансный пик, его ширина 281,

Смещение электрическое D 331, 384

283

Соленоид, 208—210, 347

Релаксационный метод

117, 118,

Сопротивление внутреннее элемента

404, 405

149, 150

Ротор 81—91

— однородной проволоки 138

Ротор магнитного поля 201

— параллельно соединенных

— поля скоростей 87, 88

элементов схемы 141, 142

Роуланд Генри 221

— среды между концентрическими

Роуланда опыт 220, 222

цилиндрами 139

Самоиндукция 252—254

Статвольт 53

— L^-контура 254—256

Стационарные токи 124 —

Сантиметр как единица емкости 111

126

Сверхпроводимость 138

Стокса теорема 83

Свет, скорость распространения 25

Столкновения частиц 131—

Свободное пространство, его

133

проницаемость

Суперпозиция, определение

диэлектрическая 430

24

— —, — — магнитная 431

— полей соленоидов 413

Свободных зарядов плотность тока

— потенциалов 57

383

— электромагнитных волн 266, 267

Связанных зарядов плотность тока

Сферическое распределение зарядов

383

40,41

— — ток 340—342

Температура, ее влияние на

СГС единицы 431, 432

проводимость 139

Северный полюс, определение 352

Тензор 128, 218

Сила взаимодействия параллельных

— молекулярной поляризуемости

токов 195, 196

423

—, поведение при вращении 423, 424

Хлористый водород, электрический

Тесла (единица) 431

дипольный момент 311—313

Ток смещения 261, 262

Холла эффект 222, 223, 217

Тока плотность, определение 123

Цепей элементы 140

Тока распределение, эквивалентное

Цепи 139 — 144

неоднородной намагниченности

— LC 291

379, 380

— LR 254—256

— —, — однородной

— RC 150

намагниченности 376

— RLC 273, 291

— слой, его магнитное поле 211, 212

— —, мощность и энергия в них 287

— —, сила, действующая на него

— 289

211, 212

— переменного тока 272, 282—284

Токи, их флуктуации 133, 134

—, постоянная времени 150, 256

— параллельные, силы

— постоянного тока 413

взаимодействия 196, 197

Цилиндры намагниченные

— переменные 149 — 152

381

— постоянные 124 — 126

— параллельные, проводящие 406

— свободные и связанные 383, 384

— поляризованные 381

Толмэна — Стюарта опыт 410

Циркуляция вектора 81—83,

Тороидальная катушка 257, 415

171

Точечный заряд вблизи проводящей

Частота резонансная 275

плоскости 22, 107, 108

Эйнштейн Альберт 157

Удельная магнитная

Эквивалентные схемы 411, 412

восприимчивость 373

Эквипотенциальная поверхность 58,

Удельное сопротивление различных

63

веществ 127, 129, 138

Электрическая восприимчивость 321

Уравнение Лапласа 78, 79, 103

— — и атомная поляризуемость 331

— — и упругая поверхность 407

—336

— —, пример, вариационный метод

— проводимость 126 — 139

408

— — и закон Ома 126 — 128, 134 —

— —, —, метод релаксации 404, 405

136

Фазовый угол 278, 282

— — металлов 136 —138

Фарада 111, 112, 150

— — различных веществ 139

Фарадей Михаил 156, 221,

Электрический заряд 17—46

263

— —, взаимодействие зарядов (закон

—, открытие индукции 228—

Кулона) 22—25

231

— —, инвариантность 162 — 165

Фарадея закон индукции 245

— —, квантование 20—22, 164

Фейнман Ричард 119

— — меньше е 21

Феноменологическая теория 350

— —, распределение 45, 295—298

Ферромагнетизм 349, 350, 387

Электрический заряд, сохранение 19,

— 393

20, 125, 259

Хлористого натрия решетка, ее

Электрическое поле 32—35

электрическая энергия 30, 31

— — бесконечного плоского слоя