Электромагнитное поле (2000,00 руб.)

Стр.4

Стр.5

Стр.6

УДК 537.8(078) ББК 22.313я7 М29 Издание доступно в электронном виде на портале ebooks.bmstu.ru по адресу: http://ebooks.bmstu.ru/catalog/70/book1851.html д-р физ.-мат. наук, проф. кафедры физики Московского авиационного института (национального исследовательского университета) Г.Н. Измайлов; Рецензенты: зав. кафедрой физики Московского государственного университета геодезии и картографии, д-р техн. наук, проф. В.И. Троицкий М29 Электромагнитное поле : учебное пособие / Л. К. Мартинсон, А. Н. Морозов, Е. В. Смирнов. — 2-е изд., испр. — Москва : Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2018. — 422, [2] с. : ил. — (Физика в техническом университете). Мартинсон Л. К. ISBN 978-5-7038-4950-7 Рассмотрено электромагнитное поле, посредством которого в классической физике осуществляется электромагнитное взаимодействие электрических зарядов — фундаментальное физическое взаимодействие, проявляющееся не только в электромагнитных явлениях, но и в ряде других явлений и процессов. В основе теории лежат уравнения Максвелла, которые дают математически строгое и полное описание всех известных в природе явлений электромагнетизма. Приведено решение большого числа задач, иллюстрирующих теоретический материал, а также развивающих и дополняющих его. Описаны новейшие технические достижения в области электромагнетизма. Материал, приведенный в учебном пособии, соответствует курсу лекций, читаемых авторами в МГТУ им. Н.Э. Баумана в рамках курса общей физики. Для студентов технических университетов и вузов. УДК 537.8(078) ББК 22.313я7 © Мартинсон Л.К., Морозов А.Н., Смирнов Е.В., 2013 © Мартинсон Л.К., Морозов А.Н., Смирнов Е.В., 2018, с изменениями ISBN 978-5-7038-4950-7 4 © Оформление. Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2018

Стр.4

Оглавление Предисловие к первому изданию . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1. Электростатическое поле в вакууме . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.1. Электрические заряды. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.2. Закон Кулона. Электрическое поле . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 1.3. Напряженность электростатического поля. Силовые линии. . . 21 1.4. Принцип суперпозиции для электростатических полей . . . . 26 1.5. Теорема Гаусса для электростатического поля . . . . . . . . . . . 34 1.6. Расчет электрических полей с помощью теоремы Гаусса . . . 41 1.7. Потенциал электростатического поля . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 1.8. Уравнение Пуассона для потенциала электростатического поля. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 2.2. Поляризация диэлектриков. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 2.3. Теорема Гаусса для поля в диэлектрике. . . . . . . . . . . . . . . . . 80 2.4. Условия на границе раздела диэлектриков . . . . . . . . . . . . . . 86 2. Электростатическое поле в диэлектрике . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 2.1. Полярные и неполярные молекулы. Диполь в электрическом поле. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 3. Электрическое поле заряженных проводников . . . . . . . . . . . 91 3.1. Электростатика проводников . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 3.2. Электрическая емкость проводников и конденсаторов . . . . . 100 3.3. Энергия заряженного проводника и конденсатора . . . . . . . . 105 3.4. Энергия электрического поля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 4. Электрический ток . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 4.1. Сила и плотность тока. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 4.2. Уравнение непрерывности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 4.3. Электрическое поле проводника с током . . . . . . . . . . . . . . . . 125 4.4. Сторонние силы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 4.5. Закон Ома . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 4.6. Правила Кирхгофа. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 4.7. Закон Джоуля — Ленца. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 4.8. Зависимость сопротивления проводников от температуры. Сверхпроводимость . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 4.9. Источники тока . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 5. Магнитное поле в вакууме . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 5.1. Магнитное поле и его характеристики . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 5.2. Закон Био — Савара — Лапласа. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 5.3. Расчет магнитных полей проводников с токами . . . . . . . . . . 176 5.4. Теорема Гаусса для магнитного поля. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184 5.5. Теорема о циркуляции вектора индукции магнитного поля . . . 187 5.6. Понятие о векторном потенциале. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 6. Движение заряженных частиц в электрическом и магнитном полях . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199 6.1. Сила Лоренца. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200 6.2. Движение частицы в постоянном электрическом поле . . . . . 203 5

Стр.5

6.3. Движение частицы в однородном магнитном поле . . . . . . . . 206 6.4. Движение заряженных частиц в скрещенных электрическом и магнитном полях. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211 6.5. Движение заряженных частиц в неоднородных электрическом и магнитном полях . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216 6.6. Ускорители заряженных частиц . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224 6.7. Эффект Холла . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236 6.8. Ионные и плазменные двигатели . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240 7. Проводники с током в магнитном поле . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250 7.1. Действие магнитного поля на проводник с током . . . . . . . . . 250 7.2. Контур с током в магнитном поле . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257 7.3. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273 8. Магнитное поле в веществе 8.1. Вектор намагниченности. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274 8.2. Вектор напряженности магнитного поля . . . . . . . . . . . . . . . . 281 8.3. Условия на границе раздела двух магнетиков . . . . . . . . . . . . 287 8.4. Магнитное поле в однородном магнетике . . . . . . . . . . . . . . . 292 8.5. Диамагнетизм . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295 8.6. Парамагнетизм. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305 8.7. Ферромагнетизм . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312 9. Электромагнитная индукция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333 9.1. Закон электромагнитной индукции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333 9.2. Природа электромагнитной индукции . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339 9.3. Самоиндукция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346 9.4. Взаимная индукция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354 9.5. Энергия магнитного поля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359 9.6. Силы, действующие в магнитном поле. Магнитное давление . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366 9.7. Квазистационарный переменный ток . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374 9.8. Применение электромагнитной индукции . . . . . . . . . . . . . . . 383 10. Уравнения Максвелла для электромагнитного поля . . . . . 390 10.1. Вихревое электрическое поле . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391 10.2. Ток смещения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396 10.3. Закон полного тока . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400 10.4. Основные положения электромагнитной теории Максвелла. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 402 10.5. Преобразования Лоренца для электрического и магнитного полей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 405 Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 410 Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 412 Именной указатель . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413 Предметный указатель . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 416 Приложение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422

Стр.6