Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 567177)
Консорциум Контекстум Информационная технология сбора цифрового контента
Уважаемые СТУДЕНТЫ и СОТРУДНИКИ ВУЗов, использующие нашу ЭБС. Рекомендуем использовать новую версию сайта.

Физика. Ч. II. Электричество и магнетизм. Электромагнитные колебания и волны (200,00 руб.)

0   0
Первый авторКузнецов С. И.
АвторыТомский политехн. ун-т
ИздательствоИзд-во ТПУ
Страниц248
ID260524
АннотацияВ пособии рассмотрены свойства материи, связанные с наличием в природе электрических зарядов, которые определяют возникновение электромагнитных полей. Даны разъяснения основных законов, явлений и понятий электромагнетизма. Рассмотрены законы, связанные с электромагнитными колебаниями и распространением волн. Раскрыты принципы теоретических и экспериментальных исследований электромагнитных волн и связь между оптическими и электромагнитными явлениями. Цель пособия - помочь студентам освоить материал программы, научить активно применять теоретические основы физики как рабочий аппарат, позволяющий решать конкретные задачи, связанные с повышением ресурсоэффективности.
Кем рекомендованоРедакционно-издательским советом Томского политехнического университета
Кому рекомендованоПредназначено для межвузовского использования студентами технических специальностей очной и дистанционной формы обучения.
ISBN---
УДК53(075.8)
ББК22.3я73
Кузнецов, С. И. Физика. Ч. II. Электричество и магнетизм. Электромагнитные колебания и волны : учеб. пособие / Томский политехн. ун-т; С. И. Кузнецов .— 3-е изд., перераб. и доп. — Томск : Изд-во ТПУ, 2011 .— 248 с. : ил. — URL: https://rucont.ru/efd/260524 (дата обращения: 06.08.2021)

Предпросмотр (выдержки из произведения)

Определение напряженности поля вблизи поверхности заряженного проводника . <...> Теорема Гаусса для вектора магнитной индукции . <...> Силы, действующие на движущиеся заряды в магнитном поле . <...> Циркуляция вектора напряженности вихревого электрического поля . <...> Закон сохранения электрического заряда Электростатика – раздел, изучающий статические (неподвижные) заряды и связанные с ними электрические поля. <...> Сила взаимодействия между зарядами определяется только их взаимным расположением. <...> Электрические заряды не существуют сами по себе, а являются внутренними свойствами элементарных частиц – электронов, протонов и др. <...> Напряженность поля Вокруг заряда всегда есть электрическое поле, основное свойство которого заключается в том, что на всякий другой заряд, помещенный в это поле, действует сила. <...> Электростатическое поле диполя Электрическим диполем называется система двух одинаковых по величине разноименных точечных зарядов, расстояние между которыми l значительно меньше расстояния до точек, где определяется поле системы, т. е. r 33 (рис. <...> . В поле силы тяжести закреплен точечный заряд −10 мкКл, а под ним на расстоянии 5 м находится частица массой 9 г и зарядом 4 мкКл. <...> Силовые линии электростатического поля Для того чтобы описать электрическое поле, нужно задать вектор напряженности в каждой точке поля. <...> 8 Однородное электростатическое поле изображается параллельными силовыми линиями на равном расстоянии друг от друга. <...> Поток вектора напряженности ностью E 8 Если силовые линии однородного электрического поля напряженпронизывают некоторую площадку S, то поток вектора нагде nE – произведение вектора E 8 (рис. <...> Таким образом, направление вектора Sd Здесь dS d n 8 8 2 S , т.е. ориентация dS в пространстве задается с по8 через произвольную замкнутую поверхность S, окружающую точечный заряд q (рис. <...> Подсчитаем поток через сферу S2, имеющую радиус R2: . следует, что поток и через любую произвольную поверхность S будет равен этой же величине <...>
Физика,_Ч._2_Электричество_и_магнетизм._Электромагнитные_колебания_и_волны.pdf
 53(075.8)  22.373 89  .. 89 . . II. -  . -   :   / .. ;   . – 3- ., .  . – : -   , 2011. – 248 .     ,       ,     .    ,    .  ,       .               .   –     ,         ,    ,    .            . - 53(075.8)  22.373   - ,       .. -  - ,       ..  ©    , 2006 ©  .., 2006 © .    , 2011
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ .............................................................................................................. 7 1. ЭЛЕКТРОСТАТИКА И ПОСТОЯННЫЙ ТОК ........................................... 8 1.1. Электростатическое поле в вакууме ........................................................ 8 1.1.1. Электрический заряд. Закон сохранения электрического заряда .... 8 1.1.2. Взаимодействие электрических зарядов в вакууме.Закон Кулона .. 8 1.1.3. Электростатическое поле. Напряженность поля ............................. 10 1.1.4. Сложение электростатических полей. Принцип суперпозиции .... 11 1.1.5. Электростатическое поле диполя ..................................................... 11 Контрольные ворпосы. Упражнения ............................................................. 13 1.2. Теорема Остроградского – Гаусса ........................................................... 14 1.2.1. Силовые линии электростатического поля ...................................... 14 1.2.2. Поток вектора напряженности .......................................................... 15 1.2.3. Теорема Остроградского – Гаусса .................................................... 16 1.2.4. Дифференциальная форма теоремы Остроградского – Гаусса ...... 19 1.2.5. Вычисление электрических полей с помощью теоремы Остроградского – Гаусса ............................... 20 Контрольные вопросы. Упражнения .......................................................... 26 1.3. Потенциальная энергия и работа электростатического поля. Связь напряженности с потенциалом .................................................... 27 1.3.1. Работа сил электростатического поля .............................................. 27 1.3.2. Потенциальная энергия ...................................................................... 29 1.3.3. Потенциал. Разность потенциалов .................................................... 30 1.3.4. Связь между напряженностью и потенциалом................................ 32 1.3.5. Безвихревой характер электростатического поля ........................... 33 1.3.6. Силовые линии и эквипотенциальные поверхности ....................... 33 1.3.7. Расчет потенциалов простейших электростатических полей ....... 35 Контрольные вопросы. Упражнения ................................................................ 35 1.4. Диэлектрики в электростатическом поле ............................................. 40 1.4.1. Поляризация диэлектриков ............................................................... 40 1.4.2. Различные виды диэлектриков .......................................................... 44 1.4.3. Вектор электрического смещения D 8 1.4.5. Изменение E 8 и D 8 1.4.4. Поток вектора электрического смещения. Теорема Остроградского – Гаусса для D ............................................... 48 8 ......................................... 49 на границе раздела двух диэлектриков ........... 50 Контрольные вопросы. Упражнения ................................................................ 52 1.5. Проводники в электростатическом поле ............................................... 53 1.5.1. Напряженность и потенциал электростатического поля в проводнике ....................................................................................... 53 1.5.2. Определение напряженности поля вблизи поверхности заряженного проводника ................................................................... 54 1.5.3. Экспериментальная проверка распределения заряда на проводнике ..................................................................................... 55 Контрольные вопросы. Упражнения ................................................................ 58 1.6. Конденсаторы .............................................................................................. 59 3
Стр.3
1.6.1. Электрическая емкость ...................................................................... 59 1.6.2. Соединение конденсаторов ............................................................... 60 1.6.3. Расчет емкостей различных конденсаторов .................................... 62 1.6.4. Энергия электростатического поля .................................................. 64 Контрольные вопросы. Упражнения ................................................................ 67 1.7. Постоянный электрический ток ............................................................. 69 1.7.1. Характеристики электрического тока .............................................. 69 1.7.2. Уравнение непрерывности ................................................................ 70 1.7.3. Сторонние силы и ЭДС ...................................................................... 71 1.7.4. Закон Ома для неоднородного участка цепи ................................... 71 1.7.5. Закон Ома в дифференциальной форме ........................................... 73 1.7.6. Работа и мощность тока. Закон Джоуля – Ленца ............................ 73 Контрольные вопросы. Упражнения ................................................................ 77 1.8. Электрический ток в металлах, полупроводниках и электролитах 78 1.8.1. Электрический ток в металлах .......................................................... 78 1.8.2. Электрический ток в полупроводниках ........................................... 82 1.8.3. Сверхпроводимость ............................................................................ 87 1.8.4. Эмиссия электронов из проводников ............................................... 89 1.8.5. Контактные явления на границе раздела двух проводников ........ 95 1.8.6. Электрический ток в электролитах................................................... 95 Контрольные вопросы. Упражнения .............................................................. 101 1.9. Электрический ток в газах ..................................................................... 102 1.9.1. Явление ионизации и рекомбинации в газах ................................. 102 1.9.2. Несамостоятельный газовый разряд ............................................... 103 1.9.3. Самостоятельный газовый разряд .................................................. 107 1.9.4. Типы разрядов .................................................................................. 109 1.9.5. Применение газового разряда ......................................................... 113 1.9.6. Понятие о плазме .............................................................................. 113 Контрольные вопросы. Упражнения .............................................................. 118 Раздел 2. ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ ........................................................................... 119 2.1. Магнитное поле......................................................................................... 119 2.1.1. Магнитные взаимодействия ............................................................ 119 2.1.2. 3акон Био – Савара – Лапласа ......................................................... 121 2.1.3. Магнитное поле движущегося заряда ............................................ 122 2.1.4. Напряженность магнитного поля ................................................... 123 2.1.5. Магнитное поле прямого тока......................................................... 124 2.1.6. Теорема Гаусса для вектора магнитной индукции ....................... 125 Контрольные вопросы. Упражнения .............................................................. 126 2.2. Силы, действующие на движущиеся заряды в магнитном поле ... 127 2.2.1. Закон Ампера .................................................................................... 127 2.2.2. Взаимодействие двух параллельных проводников с током ......... 127 2.2.3. Воздействие магнитного поля на рамку с током ........................... 128 2.2.4. Единицы измерения магнитных величин ...................................... 130 2.2.5. Сила Лоренца .................................................................................... 131 Контрольные вопросы. Упражнения .............................................................. 132 2.3. Циркуляция вектора магнитной индукции ........................................ 134 2.3.1. Теорема о циркуляции вектора магнитной индукции .................. 134 4
Стр.4
2.3.2. Магнитное поле соленоида.............................................................. 136 2.3.3. Магнитное поле тороида ................................................................. 139 2.3.4. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле ................................................................ 139 2.3.5. Эффект Холла ................................................................................... 142 Контрольные вопросы. Упражнения .............................................................. 143 2.4. Явление электромагнитной индукции ................................................. 144 2.4.1. Опыты Фарадея. Индукционный ток. Правило Ленца ................. 144 2.4.2. Величина ЭДС индукции ................................................................. 145 2.4.3. Природа ЭДС индукции .................................................................. 147 2.4.4. Циркуляция вектора напряженности вихревого электрического поля ...................................................... 149 2.4.5. Токи Фуко (вихревые токи) ............................................................. 150 2.4.6. Скин-эффект ..................................................................................... 152 Контрольные вопросы. Упражнения .............................................................. 154 2.5. Ускорители заряженных частиц ........................................................... 155 2.5.1. Классификация ускорителей ........................................................... 155 2.5.2. Линейные ускорители ...................................................................... 155 2.5.3. Циклические ускорители ................................................................. 156 2.5.4. Большой адронный коллайдер ........................................................ 156 Контрольные вопросы. Упражнения .............................................................. 164 2.6. Самоиндукция и взаимная индукция .................................................. 165 2.6.1. Явление самоиндукции .................................................................... 165 2.6.2. Влияние самоиндукции на ток при замыкании и размыкании цепи, содержащей индуктивность. ........................ 166 2.6.3. Взаимная индукция .......................................................................... 168 2.6.4. Индуктивность трансформатора ..................................................... 169 2.6.5. Энергия магнитного поля ................................................................ 170 Контрольные вопросы. Упражнения 172 2.7. Магнитные свойства вещества .............................................................. 174 2.7.1. Магнитные моменты электронов и атомов .................................... 174 2.7.2. Атом в магнитном поле ................................................................... 177 2.7.3. Магнитное поле в веществе ............................................................. 178 2.7.4. Диамагнетики и парамагнетики в магнитном поле ...................... 181 2.7.5. Ферромагнетики ............................................................................... 182 Контрольные вопросы. Упражнения .............................................................. 187 2.8. Уравнения Максвелла ............................................................................. 188 2.8.1. Закон полного тока ........................................................................... 188 2.8.2. Ток смещения .................................................................................... 188 2.8.3. Единая теория электрических и магнитных явлений. Система уравнений Максвелла ....................................................... 191 2.8.4. Пояснение к теории классической электродинамики ................... 194 2.8.5. Скорость распространения ЭМП .................................................... 195 2.8.6. Релятивистская трактовка магнитных явлений (общие положения) .......................................................................... 197 Контрольные вопросы. Упражнения .............................................................. 198 5
Стр.5
3. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ....................................... 199 3.1. Электрические колебания ...................................................................... 199 3.1.1. Квазистационарные токи ................................................................. 199 3.1.2. Свободные колебания в электрическом контуре без активного сопротивления .......................................................... 199 3.1.3. Свободные затухающие электрические колебания....................... 201 3.1.4. Вынужденные электрические колебания. Резонанс ..................... 204 3.1.5. Мощность, выделяемая в цепи переменного тока ........................ 208 Контрольные вопросы. Упражнения .............................................................. 209 3.2. Электромагнитные волны ...................................................................... 211 3.2.1. Генерация электромагнитных волн ................................................ 211 3.2.2. Дифференциальные уравнения ЭМВ ............................................. 213 3.2.3. Экспериментальное исследование ЭМВ ........................................ 215 3.2.4. Энергия и импульс электромагнитного поля ................................ 218 Контрольные вопросы. Упражнения .............................................................. 222 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ............................................................................................................ 224 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .......................................................................................... 225 ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ И ФОРМУЛЫ ................................................................... 226 ГЛОССАРИЙ ................................................................................................................ 239 ПРИЛОЖЕНИЕ ............................................................................................................ 245 Значения фундаментальных констант ........................................................ 245 Греческий алфавит ......................................................................................... 245 Множители и приставки для образования десятичных кратных и дольных единиц и их наименований ........................................................ 245 Производные единицы СИ, имеющие собственные наименования ...... 246 Работа выхода электрона из металлов ........................................................ 246 Подвижность ионов в электролитах ............................................................ 247 Диэлектрические проницаемости ................................................................ 247 Удельное электросопротивление некоторых материалов ...................... 247 6
Стр.6

Облако ключевых слов *


* - вычисляется автоматически