
- •Оглавление
- •Электромагнитные явления 12
- •От авторов
- •Введение
- •Электромагнитные явления
- •1.1. Магнитное поле в вакууме и его характеристики. Магнитное поле и магнитный момент кругового тока
- •1.2. Закон Био-Савара-Лапласа
- •1.3. Применение закона Био-Савара-Лапласа к расчету магнитных полей прямолинейного и кругового токов
- •1.4. Магнитное взаимодействие токов. Силы Лоренца и Ампера
- •2.1. Циркуляция индукции магнитного поля. Вихревой характер магнитного поля. Теорема о циркуляции индукции магнитного поля (закон полного тока для магнитного поля)
- •2.2. Применение закона полного тока для расчета магнитных полей
- •2.3. Магнитный поток. Магнитные цепи
- •2.4. Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле
- •3.1. Природа магнитных свойств вещества. Магнитные моменты атомов. Микро- и макротоки (молекулярные токи)
- •3.2. Магнитное поле в веществе. Намагниченность
- •3.3. Диамагнетизм. Диамагнетики и их свойства
- •3.4. Парамагнетизм. Парамагнетики и их свойства
- •3.5. Элементы теории ферромагнетизма. Ферромагнетики и их свойства
- •3.6. Антиферромагнетизм. Антиферромагнетики и их свойства
- •3.7. Граничные условия на поверхности раздела двух магнетиков
- •4.1. Явление электромагнитной индукции. Основной закон электромагнитной индукции. Правило (закон) Ленца
- •4.2. Вывод основного закона электромагнитной индукции из закона сохранения и превращения энергии
- •4.3. Явление самоиндукции. Магнитное поле бесконечно длинного соленоида. Коэффициенты индуктивности и взаимной индуктивности
- •4.4. Явление самоиндукции при замыкании и размыкании электрической цепи
- •4.5. Энергия магнитного поля. Объемная плотность энергии магнитного поля
- •5.1. Движение заряженных частиц в однородном электрическом поле
- •5.2. Движение заряженных частиц в однородном магнитном поле
- •5.3. Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях. Гальваномагнитные явления
- •5.4. Применение электронных пучков в науке и технике. Понятие об электронной оптике
- •5.5. Эффект Холла
- •6.1. Нелинейный осциллятор. Физические системы, содержащие нелинейность
- •6.2. Получение электромагнитных колебаний. Собственные электромагнитные колебания. Дифференциальное уравнение собственных электромагнитных колебаний и его решение
- •6.3. Затухающие электромагнитные колебания. Дифференциальное уравнение затухающих электромагнитных колебаний и его решение. Характеристики затухающих электромагнитных колебаний
- •6.4. Вынужденные электромагнитные колебания. Дифференциальное уравнение вынужденных электромагнитных колебаний и его решение. Резонанс
- •7.1. Основные положения теории Максвелла
- •7.2. Представление эдс индукции с помощью теоремы Стокса
- •7.3. Представление циркуляции с помощью теоремы Стокса
- •7.4. Ток смещения
- •7.5. Система уравнений Максвелла
- •7.6. Электромагнитные волны. Волновое уравнение. Основные свойства, получение и распространение электромагнитных волн. Энергия электромагнитной (световой) волны. Вектор Умова-Пойтинга
- •7.7. Источники электромагнитного излучения
- •8.1. Релятивистское преобразование электромагнитных полей, зарядов и токов
- •8.2. Инвариантность уравнений Максвелла относительно преобразований Лоренца
- •9.1. Квазистационарное электромагнитное поле
- •9.2. Квазистационарные электрические токи
- •Заключение
- •Рекомендательный список литературы Основной
- •Дополнительный
- •Редактор с.П. Тарасова Компьютерная верстка и макет
Заключение
Изложение раздела «Электромагнитные явления» общего курса физики в виде конспекта лекций закончено. Начав изложение этого раздела с введения, в котором сформулированы основные цели и задачи, в конспекте лекций последовательно рассмотрены вопросы, относящиеся к классической электродинамике: магнитостатика, магнитное поле в вакууме и его характеристики, закон Био-Савара-Лапласа и его применение к расчету простейших магнитных полей прямолинейного и кругового токов, магнитное взаимодействие токов, силы Лоренца и Ампера, показано, что магнитное поле носит вихревой характер, уделено внимание простейшим расчетам магнитных цепей.
Достаточно подробно рассмотрена природа магнитных свойств вещества и основные свойства диамагнетиков, парамагнетиков и ферромагнетиков. Раскрыта сущность явлений электромагнитной индукции и самоиндукции и применение их законов.
Определенное место в пособии занимают вопросы, связанные с движением заряженных частиц в электромагнитном поле, что способствует созданию современных методов и средств при исследовании различных свойств вещества и созданию современных методов исследования.
В определенной последовательности в конспекте лекций рассмотрены электромагнитные колебания и волны и их применение в различных отраслях науки и техники.
Довольно просто, а вместе с тем на достаточном теоретическом уровне, представлена теория Максвелла и его уравнения, которые играют существенную роль в учении об электромагнетизме. Введено представление о волновой природе света.
В соответствии с программой курса физики в конспекте лекций содержатся необходимые, на наш взгляд, вопросы, связанные с принципом относительности в электродинамике и квазистационарным электромагнитным полем, с квазистационарными электрическими токами.
Приведенный неполный перечень вопросов, изложенных в конспекте лекций, позволяет проследить логику в развитии учения об электромагнитных явлениях и эволюцию его идей, а также представить основные периоды и этапы становления этого учения.
Со времени появления первых гипотез, теорий и экспериментов прошло более трехсот лет. За это время учение об электромагнетизме прошло путь от простейших теорий и экспериментов, от макроскопического уровня изучения явлений до исследования материи на уровне элементарных частиц.
В конспекте лекций акцентируется внимание на то, что электромагнитные явления играют большую роль в науке и технике. Огромные успехи, достигнутые в технологической революции, и особенно в XX столетии, связаны в основном с развитием учения об электромагнетизме, хотя современная физика и учение об электромагнетизме стоят перед целым рядом нерешенных проблем.
В настоящее время с особой силой подчеркивается практическая важность фундаментальных исследований. Это в первую очередь относится к исследованиям в области современной электроэнергетики. Решение стоящих перед ней проблем является важнейшим условием ускорения научно-технического процесса.
Физика является базисом для приобретения новых знаний как в процессе обучения, так и в процессе работы специалиста. Она является общенаучной основой познавания электротехники и других технических наук, использующих законы электромагнетизма. Открываемые новые эффекты в области электромагнетизма и новые электротехнические материалы находят техническое применение уже через несколько лет. Это требует определенной гибкости учебного процесса и его совершенствование соответственно темпам развития науки и техники (особенно в организации лекционного курса на базе экономичной затраты студенческого и преподавательского времени). Настоящий конспект лекций полностью отвечает основным задачам курса физики в вузах нефизического профиля: развитию логического мышления, расширению представлений о многообразии свойств материи, подготовке к усвоению последующих дисциплин рабочего учебного плана.