x-uni.com
регистрация / вход
сейчас на линии 97 чел.
x-uni.com
x-uni.com
 
Математика
Биология
Литература
Русский язык
ВИДЕО
Физика
Химия
История
Английский
 
ВИДЕО
 
 
регистрация / вход
сейчас на линии 97 чел.
Курс лекций для ФМШ Электростатика, Ершов А. П., 2007

Курс лекций для ФМШ Электростатика, Ершов А. П., 2007

Курс лекций для ФМШ Электростатика, Ершов А. П., 2007.

Мы начинаем изучение электродинамики. Это не просто новый раздел, что-то вроде усовершенствованной механики. Развитие физики - это развитие представлений людей о природе. Сейчас уместно вспомнить историю.

Основы механики заложили Галилей и Ньютон еще в XVII веке. Хотя современный вид эта наука приобрела в XVIII - XIX веках (Лагранж, Гамильтон), это было в основном развитие форм, методов и приемов. Механикой занимаются и до сих пор; нынешние продвижения — это новые решения, иногда даже новые неожиданные области (как динамический хаос). В механике есть сложные задачи, есть еще нерешенные, есть и такие, которые вряд ли удастся решить в обозримом будущем. Но все они в принципе уже содержатся в законах Ньютона. Механика в этом смысле проста и понятна. Она опирается на житейский здравый смысл и повседневный опыт каждого человека. Объекты механики тоже просты и привычны (кирпичи, повозки), а более сложные вещи (автомобили, самолеты) - это не более как комбинации простых деталей. Благодаря расцвету механики в XIX веке приобрела популярность концепция материи, в то время попросту понимаемой как вещество, и развелись во множестве философы-материалисты.

Молекулярная физика создана в основном в XIX веке. Такая задержка именно вызвана тем, что объекты «теплоты» более сложны и часто плохо доступны восприятию. Вначале появилась идея тепла как неосязаемой жидкости, которая как бы плещется в нагретых кирпичах и может из одного в другой перетекать. Прорыв начался, когда была осознана идея молекулярной структуры вещества, и всячески пытались свести теплоту к механике. Этот путь привел к частичному успеху (например, про горячее тело мы говорим не как бывало, что в нем избыток теплорода, а что его молекулы имеют много кинетической энергии). Но выявились проблемы следующего уровня: поведение теплоемкости, излучение... В прошлом семестре мы замели их под ковер, объявив, что это область квантовой механики и электродинамики. Возможно, преподавателям и не удалось в должной мере всех в этом убедить, но хорошо уже, если мы донесли, что тут не годится классическая механика. Впрочем, теплоемкость и фотоны — это некие тонкости, а есть проблема более грубая и зримая. Почему вещество делится на части только до масштаба порядка 10 в минус 8 степени см, а не дальше? Откуда взялся этот размер, который мы называем атомным?

Для ответа на эти вопросы следует прежде всего изучить электродинамику. В течение XIX века было осознано (Фарадей, Максвелл, Герц и др.), что кроме вещества (того, что делится на атомы), есть в природе и другие сущности - поля, из которых предметом электродинамики являются электрическое и магнитное поле.

«На глаз» нельзя отличить провода «под током» и отключенные, что и приводит к электрическим поражениям. Но это не значит, что наши органы чувств не реагируют на поля.

Электрическое поле
мы прекрасно чувствуем: если оно присутствует в организме (одновременно идет ток), то непроизвольно сокращаются мышцы и возникают непривычные ощущения, памятные каждому, кто хоть раз хватался за провода. Meнее сильное поле (от батарейки) ощущается на вкус. Связаны эти эффекты с тем, что управляющие сигналы в организме, в нервах и пр. — электрические.

Магнитное поле
человек не замечает: попробуйте отличить магнит и простой кусок железа, не прибегая к таким индикаторам, как гвозди.
Однако некоторые птицы как будто ориентируются по довольно слабому земному магнитному полю.
С другой стороны, свет — это чистое электромагнитное поле, больше в нем ничего нет, а именно свет мы только и видим.
И вообще все наши ощущения на микроуровне формируются именно полями, в основном электрическое поле действует как передаточный ремень.
Можно сказать, что наши ощущения нас обманывают. Мы чувствуем не то, что есть на самом деле.
Видно, что восприятие полей какое-то косвенное, оно резко отличается от восприятия грубо материальных предметов. Потому-то понятие поля возникло достаточно поздно, приблизительно с работ Фарадея (первая треть XIX века). Если теплота как-то свелась к механике, правда не всегда обычной, то электродинамика - вещь принципиально не механическая. Хоть электромагнитное поле имеет энергию и импульс, может воздействовать на «обычные» макроскопические предметы с некоторой силой, но это воздействие никак не главное, а сами поля не имеют ничего общего с основой ньютоновской механики - материальными точками. Это гораздо более тонкие вещи. Напротив, на микроскопическом уровне все вещество пронизано и «скреплено» полями: в атомах в основном электрическое поле не дает электронам разбежаться.

Пример из текста
В проводниках электрические заряды движутся свободно. Если внести проводник в поле, оно начнет перемещать заряды (другими словами, пойдет ток). Легко видеть, что заряды перемещаются так, чтобы компенсировать внешнее поле. Иначе в куске металла неопределенное время протекал бы ток из-за того только, что к нему поднесли заряд (вечный двигатель). Реально токи идут короткое время, пока не исчезнет поле внутри металла. После установления равновесия в проводнике Е = 0. Следовательно, в электростатике проводники будут эквинотенциалями при любой форме и независимо от распределения зарядов снаружи. (Конечно, конкретные значения потенциалов зависят от этих факторов). Типичная задача электростатики и состоит в нахождении поля и/или потенциала в области, по крайней мере часть границ которой образована проводниками с известными потенциалами. Электрическое поле всегда перпендикулярно поверхности проводника, как эквипотенциали.
Еще одно свойство проводников: внутри проводника не может находиться нескомпенсированный заряд. Действительно, при нулевом поле нулевым будет и поток через любую замкнутую поверхность, которая умещается целиком внутри проводника. Тогда согласно (1-11) заряд внутри такой поверхности нулевой. Это не значит, что проводник нельзя зарядить. Избыточные заряды на проводнике — совершенно обычное дело, но все они «выталкиваются» на поверхность проводника. Если в проводнике имеется полость, не содержащая зарядов, то и внутри полости иоле равно нулю (экранировка).

Скачать бесплатно на сайте fileskachat.com
Скачать бесплатно на сайте yadi.sk

Предложения интернет-магазинов

Электростатика

  Издательство: Айрис-Пресс, 2013 г.  Серия: Справочные материалы. Физика

Цена: 17 руб.   Купить

Наглядное пособие поможет закрепить и частично расширить сведения, полученные школьниками на уроках физики по теме "Электростатика". Пособие отличают удобный формат и ёмкость изложения. Сжатые теоретические сведения по основным законам и принципам электростатики, соответствующие формулы, рисунки и схемы, помогут школьникам быстро сориентироваться в материале, проанализировать и выбрать верное решение задачи. Пособие будет полезно учащимся при подготовке к контрольным, самостоятельным работам и подготовке к ЕГЭ.


Конек-Горбунок (+CDmp3)

Автор(ы): Ершов Петр Павлович   Издательство: Святигор, 2006 г.

Цена: 274 руб.   Купить

Вниманию читателей предлагается сказка П.П. Ершова "Конек-Горбунок". Пособие предназначено для изучения и совершенствования русского языка. Представляет собой очередной выпуск из серии "Русское слово". Издание рассчитано на массового читателя.


Школьный справочник по физике

Автор(ы): Гришина Элеонора Николаевна, Веклюк Ирина Николаевна   Издательство: Феникс, 2013 г.  Серия: Библиотека школьника

Цена: 181 руб.   Купить

В пособии кратко изложен школьный курс физики. По каждому paзделу даны основные понятия, законы, выводы формул. Может быть использовано в процессе изучения курса физики и эффективного повторения теоретического материала. Предназначено для учащихся средних школ и абитуриентов, сдающих единый государственный экзамен по физике. Может быть полезным учителям физики при изложении теоретического материала в форме лекций для старшеклассников. 3-е издание


Программирование для школьников и студентов

Автор(ы): Колесов Вадим Владимирович, Романов Максим Николаевич   Издательство: Феникс, 2013 г.  Серия: Абитуриент

Цена: 330 руб.   Купить

Эта книга - учебное пособие по программированию, написанное ясно и просто. Она адресована тем, кто хочет научиться составлять простые компьютерные программы для Windows на современном диалекте языка Паскаль, который называется языком Delphi. В книге много примеров и упражнений с решениями. Отдельный раздел посвящен подготовке к ЕГЭ по информатике. В основу книги положен курс лекций "Современное программирование", который авторы читают в университете студентам, специализирующимся в области прикладной математики и информационных технологий.

ПЕДСОВЕТ / ФОРУМ

Новости образования

Новости науки

флаг италииX-UNI рекомендует репетитора итальянского языка: yuliyavenezia (Скайп).

Репетитор по Скайпу без посредников

Неограниченная аудитория, свободный график. Начните свой бизнес здесь!