ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ Лектор Евгений Валерьевич Голубев

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ Лектор: Евгений Валерьевич Голубев

Литература ** * * 1. Калашников С. Г. Электричество 2. Берклеевский курс физики Электричество и магнетизм 3. Сивухин Д. В. Общий курс физики Т. 3 Электричество 4. Савельев И. В. Курс общей физики Т. 2 Электричество

Дополнительно ** * *** *** 5. Матвеев А. Н. Электричество и магнетизм 6. Популярные книги, энциклопедии, справочники и словари. 7. Курсы теоретической физики

§§ Элементарные заряды Единица измерения заряда: [Q] = 1 Кл Вещество состоит из трех типов стабильных частиц: электрон (1897) протон (1920 -25) нейтрон (1932) qe = – 1, 6· 10– 19 Кл me = 9, 1· 10– 31 кг qp = +1, 6· 10– 19 Кл mp = 1, 6726· 10– 27 кг mn = 1, 675· 10– 27 кг 04

Считается, что величина заряда не зависит от скорости движения (υ < 0, 5 c) Заряд любого тела – число электронов – число протонов 05

Фундаментальный закон сохранения электрического заряда: алгебраическая сумма зарядов в электрически изолированной системе остается неизменной [при любых взаимодействиях, происходящих в ней] 06

§§ Распределенный заряд – малый объем – заряд Тогда – объемная плотность заряда в данной точке [ρ] = 1 Кл/м 3 07

– поверхностная плотность заряда [σ] = 1 Кл/м 2 Аналогично определяют и линейную плотность заряда или 08

§§ Поле точечного заряда Точечным называют заряд, распределенный по телу, размерами которого можно пренебречь. Рассмотрим неподвижный т. з. Q > 0 он является источником электрического поля, которое убывает с расстоянием 09

– напряженность электрического поля (ЭП) точечного заряда (т. з. ) Q на расстоянии r от него. – вектор напряженности ЭП – радиус-вектор – электрическая постоянная 10

Если в точку ЭП с напряженностью поместить т. з. q, то на него, со стороны поля, будет действовать сила Напряженностью ЭП в точке называется величина, равная отношению силы, с которой поле действует на положительный заряд, помещенный в данную точку, к величине этого заряда. 11

поле положительного и отрицательного точечного заряда 12

§§ Принцип суперпозиции Если поле создано системой точечных зарядов, то результирующее поле является суммой полей каждого из зарядов: В каждой точке пространства можно нарисовать вектор. 13

Если двигаться в пространстве в направлении вектора , то получаются линии, начинающиеся на и заканчивающиеся на зарядах. Один способ – рисовать поле стрелками, другой – изображать силовыми линиями. 14

Силовые линии – линии, касательные к которым в любой точке совпадают по направлению с вектором. При таком способе изображения силового поля густота линий пропорциональна E. 15

Пример 1: взаимодействие двух т. з. – поле т. з. Q 1 в точке, где будет располагаться т. з. Q 2 – сила, действующая на Q 2 со стороны поля т. з. Q 1 16

– закон Кулона (1785) Сила взаимодействия двух неподвижных т. з. в вакууме пропорциональна зарядам Q 1 и Q 2 и обратно пропорциональна квадрату расстояния r 12 между ними Одноименные заряды – отталкиваются, а разноименные – притягиваются. 17

Пример 2: поле двух точечных зарядов Определим поле в т. А с помощью принципа суперпозиции. – по принципу суперпозиции α – угол между векторами и . 18

§§ Область применимости 1) Закон Кулона 2) принцип суперпозиции орбиты электронов: E ≈ 1011 В/м поверхности тяжелых ядер: E ≈ 1020 В/м 19

ШАРЛЬ ОГЮСТЕН КУЛОН (Charles-Augustin de Coulomb, 1736 – 1806) Французский физик Шарль Кулон родился в городе Ангулеме. После окончания средней школы он поступил на военную службу. В Париже прошел инженерную подготовку и был направлен на остров Мартинику для строительства укреплений. В 1772 г. Кулон вернулся во Францию и был назначен инженером по крепостным и водным сооружениям. Одновременно со службой он проводил научные исследования. Вначале его привлекли проблемы трения, кручения и сопротивления материалов. Его имя стало известно в научном мире в 1777 г. , когда он опубликовал ряд работ, в которых представил результаты экспериментов по измерению кручения волос, шелковых и металлических нитей. За эти работы в 1781 г. Кулона избрали членом Парижской академии наук. Пользуясь изобретенными им крутильными весами, Кулон детально исследовал взаимодействие одноименных и разноименных точечных электрических зарядов. Эти эксперименты привели к открытию в 1785 г. основного закона электростатики – закона Кулона. В своих опубликованных работах 1785 – 1789 гг. ученый показал, что электрические заряды всегда располагаются на поверхности проводника, ввел понятия магнитного момента и поляризации зарядов и т. д. Экспериментальные работы Кулона имели важное значение для создания теории электромагнитных явлений. Его именем названа единица количества электричества (Кулон).