- •Потенциальная энергия. Закон сохранения энергии.
- •Закон сохранения энергии.
- •Момент инерции. Кинетическая энергия вращения тела Момент инерции
- •Теорема Гюйгенса-Штейнера
- •Момент силы. Основной закон вращательного движения.
- •Момент импульса и закон его сохранения
- •Основные положения молекулярно -кинетической теории (mkt)
- •Модель идеального газа. Уравнение Менделеева - Клапейрона.
- •Обратимые и необратимые процессы.
- •Распределение молекул по скоростям (закон Максвелла).
- •17.Опытная проверка закона Максвелла.
- •Барометрическая формула Распределение Больцмана.
- •Явления переноса. Диффузия. Закон Фика. Коэффициент диффузии.
- •Теплопроводность. Закон Фурье. Коэффициент теплопроводности
- •Внутреннее трение. Закон Ньютона. Коэффициент вязкости.
- •Свойства жидкостей. Поверхностное натяжение в жидкостях.
- •Капиллярные явления.
- •Внутренняя энергия тел. Количество теплоты.
- •28)Адиабатический процесс. Уравнение Пуассона.
- •29)Классическая теория теплоемкости и ее недостатки. Теплоемкость
- •30) Круговые процессы. Цикл Карно. Кпд цикла Карно.
- •31)Второй закон термодинамики. Энтропия и её свойства. Третий закон термодинамики.
- •Следствия Недостижимость абсолютного нуля температур
- •Поведение термодинамических коэффициентов
- •32)Энтропия и вероятность.
- •33)Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона.
- •34)Электрическое поле. Напряженность поля. Электрическое смещение. Теорема Гаусса.
- •Сила, с которой действует электромагнитное поле на заряженные частицы
- •Уравнения Максвелла
- •35)Работа сил электрического поля. Потенциал и разность потенциалов.
- •Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Системы зарядов.
- •Электрическое поле. Напряженность поля. Электрическое смещение. Теорема Гаусса.
- •Работа сил электрического поля. Потенциал и разность потенциалов. Циркуляция вектора напряженности электростатического поля
- •Связь между потенциалом и напряженностью. Потенциал заряженного проводника.
- •Электроемкость уединенного проводника. Конденсаторы. Электрическая энергия заряженного проводника и диэлектрического поля. Электрическая емкость уединенного проводника
- •Энергия системы зарядов, уединенного проводника и конденсатора. Энергия электростатического поля
- •Сила взаимодействия между обкладками плоского конденсатора.
- •Диэлектрики в электрическом поле. Поляризуемость диэлектриков. Диэлектрическая проницаемость среды.
- •Электрическое поле в проводниках. Понятие о токе проводимости, плотность тока и сила тока. Сторонние силы.
- •Сторонние силы. Электродвижущая сила и напряжение
- •41. Дифференциальная форма закона Ома. Правила Кирхгофа.
- •42. Закон Био-Савара-Лапласа и его приложения.
- •43. Движение заряженных частиц (токов) в магнитном поле. Формула Лоренца для силы, действующей на заряд со стороны электрического и магнитного полей. Действие магнитного поля на движущийся заряд
- •Движение заряженных частиц в магнитном поле
- •44. Электромагнитная индукция. Самоиндукция.
- •45. Энергия магнитного поля тока
- •46. Принцип Гюйгенса. Представление о световых лучах. Законы отражения и преломления света. Полное внутреннее отражение.
- •47. Интерференция света. Условия максимума и минимума интенсивности света при наложении когерентных волн. Интерференция от двух источников.
- •Интерференция света
- •48. Метод зон Френеля. Дифракция Френеля от круглого отверстия.
- •Дифракция Фраунгофера от щели. Дифракция Фраунгофера на одной щели
- •Дифракция от дифракционной решетки. Дифракция Фраунгофера на дифракционной решетке
- •Пространственная дифракционная решетка. Формула Вульфа-Брегга. Пространственная решетка. Рассеяние света
- •§ 182. Дифракция на пространственной решетке. Формула Вульфа — Брэггов
- •Дисперсия света. Дисперсия света
- •Поглощение света. Рассеяние света.
- •Рассеяние света.
- •54.Поляризация света. Поляризаторы. Поляризация света при отражении от поверхности сред. Закон Брюстера. Естественный и поляризованный свет
- •§ 191. Поляризация света при отражении и преломлении на границе двух диэлектриков
- •55. Поляризация света. Двойное лучепреломление. Призма Николя. Двойное лучепреломление
- •Поляризационные призмы и поляроиды
- •Вращение плоскости поляризации. Вращение плоскости поляризации
- •57.Фотоэффект. Законы внешнего фотоэффекта
- •Модель атома по Бору. Постулаты Бора.
- •Постулаты Бора
- •Волны де Бройля.
- •Соотношение неопределенностей Гейзенберга.
- •Энергетические уровни атома водорода, переходы между уровнями.
- •Законы взаимопревращений частиц, ядерные реакции, дефект масс. Дефект массы
- •Ядерные реакции и их основные типы
- •Строение ядер, ядерные силы, устойчивые и неустойчивые ядра. Размер, состав и заряд атомного ядра
- •Ядерные силы
- •Правила смещения
- •Гамма-излучение и его свойства
Сила, с которой действует электромагнитное поле на заряженные частицы
Полная сила, с которой электромагнитное поле (включающее вообще говоря электрическую и магнитную составляющие) действует на заряженную частицу, выражается формулой силы Лоренца:
где q - электрический заряд частицы, - ее скорость, - вектор магнитной индукции (основная характеристика магнитного поля), косым крестом обозначено векторное произведение. Формула приведена в единицах СИ.
Как видим, эта формула полностью согласуется с определением напряженности электрического поля, данном в начале статьи, но является более общей, т.к. включает в себя также действие на заряженную частицу (если та движется) со стороны магнитного поля.
В этой формуле частица предполагается точечной. Однако эта формула позволяет рассчитать и силы, действующие со стороны электромагнитного поля на тела любой формы с любым распределением зарядов и токов - надо только воспользоваться обычным для физики приемом разбиения сложного тела на маленькие (математически - бесконечно маленькие) части, каждая из которых может считаться точечной и таким образом входящей в область применимости формулы.
Остальные формулы, применяемые для расчета электромагнитных сил (такие, как, например, формула силы Ампера) можно считать следствиями фундаментальной формулы силы Лоренца, частными случаями ее применения итп.
Однако для того, чтобы эта формула была применена (даже в самых простых случаях, таких, как расчет силы взаимодействия двух точечных зарядов), необходимо знать (уметь рассчитывать) и чему посвящены следующие параграфы.
Уравнения Максвелла
Достаточным вместе с формулой силы Лоренца теоретическим фундаментом классической электродинамики являются уравнения электромагнитного поля, называемые уравнениями Максвелла. Их стандартная традиционная форма представляет собой четыре уравнения, в три из которых входит вектор напряженности электрического поля:
Здесь - плотность заряда, - плотность тока, - универсальные константы (уравнения здесь записаны в единицах СИ).
Здесь приведена наиболее фундаментальная и простая форма уравнений Максвелла - так называемые "уравнения для вакуума" (хотя, вопреки названию, они вполне применимы и для описания поведения электромагнитного поля в среде). Подробно о других формах записи уравнений Максвелла.
Этих четырех уравнений вместе с пятым - уравнением силы Лоренца - в принципе достаточно, чтобы полностью описать классическую (то есть не квантовую) электродинамику, то есть они представляют ее полные законы. Для решения конкретных реальных задач с их помощью необходимы еще уравнения движения "материальных частиц" (в классической механике это законы Ньютона), а также зачастую дополнительная информация о конкретных свойствах физических тел и сред, участвующих в рассмотрении (их упругости, электропроводности, поляризуемости итд итп), а также о других силах, участвующих в задаче (например, о гравитации), однако вся эта информация уже не входит в рамки электродинамики как таковой, хотя и оказывается зачастую необходимой для построения замкнутой системы уравнений, позволяющих решить ту или иную конкретную задачу в целом.
Электрическая индукция (электрическое смещение) — векторная величина, равная сумме вектора напряжённости электрического поля и вектора поляризации.
В СИ: .
Теорема Гаусса (закон Гаусса) — один из основных законов электродинамики, входит в систему уравнений Максвелла. Выражает связь (а именно равенство с точностью до постоянного коэффициента) между потоком напряжённости электрического поля сквозь замкнутую поверхность и зарядом в объёме, ограниченном этой поверхностью. Применяется отдельно для вычисления электростатических полей.
Аналогичная теорема, также входящая в число уравнений Максвелла, существует и для магнитного поля
Также теорема Гаусса верна для любых полей, для которых верен закон Кулона или его аналог (например, для ньютоновской гравитации). При этом она является, как принято считать, более фундаментальной, так как позволяет в частности вывести степень расстояния[1] в законе Кулона «из первых принципов», а не постулировать ее (или не находить эмпирически).
В этом можно видеть фундаментальное значение теоремы Гаусса (закона Гаусса) в теоретической физике.
Существуют аналоги (обобщения) теоремы Гаусса и для более сложных полевых теорий, чем электродинамика.
Теорема Гаусса для электрической индукции (электрического смещения)
Для поля в диэлектрической среде электростатическая теорема Гаусса может быть записана еще и иначе (альтернативным образом) — через поток вектора электрического смещения(электрической индукции). При этом формулировка теоремы выглядит следующим образом: поток вектора электрического смещения через замкнутую поверхность пропорционален заключённому внутри этой поверхности свободному электрическому заряду:
СГС |
СИ |
|
|
ифференциальной форме:
СГС |
СИ |
|
|
Важно понимать, что Q и ρ в этом параграфе обозначены другие величины, чем в предыдущем: величина свободных зарядов и плотность свободных зарядов, то есть зарядов за исключением индуцируемых при поляризации диэлектрической среды (тогда как в предыдущем параграфе имелись в виду полный заряд и полная плотность заряда (подробнее — см. комментрарий в этом параграфе чуть выше). Совпадают эти величины только для случая вакуума (отсутствия диэлектрической среды), когда и сами уравнения этого параграфа переходят по сути в уравнения предыдущего параграфа.
Теорема Гаусса для магнитной индукции
Поток вектора магнитной индукции через любую замкнутую поверхность равен нулю:
или в дифференциальной форме
Это эквивалентно тому, что в природе не существует «магнитных зарядов» (монополей), которые создавали бы магнитное поле, как электрические заряды создают электрическое поле. Иными словами, теорема Гаусса для магнитной индукции показывает, что магнитное поле является (полностью) вихревым.