Лекции по физике. Электричество, страница 8
Описание файла
Файл "Лекции по физике. Электричество" внутри архива находится в папке "Лекции по физике. Электричество". Документ из архива "Лекции по физике. Электричество", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "физика" из 3 семестр, которые можно найти в файловом архиве РТУ МИРЭА. Не смотря на прямую связь этого архива с РТУ МИРЭА, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "лекции и семинары", в предмете "физика" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "Лекции по физике. Электричество"
Текст 8 страницы из документа "Лекции по физике. Электричество"
Продифференцировав это выражение по времени, получим для неподвижной и недеформирусмой поверхности S (8)
Левая часть этой формулы имеет размерность тока, который, как известно, выражается через вектор плотности тока . (9)
Из сравнения (8) и (9) следует, что имеет размерность плотности тока: А /м2. Максвелл предложил назвать плотностью тока смещения:
Из всех физических свойств, присущих действительному току (току проводимости), связанному с переносом зарядов, ток смещения обладает лишь одним: способностью создавать магнитное поле. При "протекании" тока смещения в вакууме или диэлектрике не выделяется тепло. Примером тока смещения может служить переменный ток через конденсатор. В общем случае токи проводимости и смещения не разделены в пространстве и можно говорить о полном токе, равном сумме токов проводимости и смещения: (12)
С учетом этого Максвелл обобщил закон полного тока, добавив в правую часть его ток смещения . (13)
Итак, второе уравнение Максвелла в интегральной форме имеет вид:
Из сравнения (14) и (15) находим, что . (16)
Это и есть второе уравнение Максвелла в дифференциальной форме.
12.3. Третье и четвертое уравнения Максвелла
Максвелл обобщил теорему Гаусса - Остроградского для электростатического поля. Он предположил, что эта теорема справедлива для любого электрического поля, как стационарного, так и переменного. Соответственно, третье уравнение Максвелла в интегральной форме имеет вид: . (I7) или . (18)
где - объемная плотность свободных зарядов, [ ] = Кл / м3
Из сравнения (18) и (19) находим,что . (20)
Четвертое уравнение Максвелла в интегральной и дифференциальной формах имеет
12.4. Полная система уравнений Максвелла в дифференциальной форме
Эту систему уравнений необходимо дополнить материальными уравнениями, характеризующими электрические и магнитные свойства среды:
Итак, после открытия взаимосвязи между электрическими и магнитным полями стало ясно, что эти поля не существуют обособлено, независимо одно от другого. Нельзя создать переменное магнитное поле без того, чтобы одновременно в пространстве не возникло и электрическое поле.
Отметим, что покоящийся в некоторой системе отсчета электрический заряд создает только электростатическое поле в этой системе отсчета, но он будет создавать магнитное поле в системах отсчета, относительно которых он движется. То же самое относится и к неподвижному магниту. Заметим также, что уравнения Максвелла инвариантны к преобразованиям Лоренца: причем для инерциальных систем отсчета К и К’ выполняются следующие соотношения: , . (25)
На основании изложенного можно сделать вывод, что электрические и магнитные поля являются проявлением единого поля, которое называют электромагнитным полем. Оно распространяется в виде электромагнитных волн.
При написании конспекта лекций использовались известные учебники по физике, изданные в период с 1923 г. (Хвольсон О.Д. «Курс физики») до наших дней (ДетлафА.А., Яворский Б.М., Савельев И.В., Сивухин Д.В., Трофимова Т.И., Суханов А.Д., и др.)
ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЭКЗАМЕНУ ПО ФИЗИКЕ
ЧАСТЬ II
-
Электрический заряд. Дискретность заряда. Закон сохранения заряда. Закон Кулона (1.1, 1.2)*.
-
Электрическое поле. Напряженность электрического поля точечного заряда (1.3).
-
Принцип суперпозиции электрических полей. Силовые линии (1.4).
-
Электрический диполь. Поле электрического диполя (1.5).
-
Момент силы, действующий на диполь в электрическом поле. Энергия диполя в электрическом поле (1.5).
-
Поток вектора напряженности. Теорема Гаусса-Остроградского для электростатического поля в вакууме (2.1, 2.2).
-
Поле равномерно заряженной, бесконечно протяженной полскости. Поле между двумя бесконечно протяженными разноименно заряженными параллельными плоскостями (2.2.1, 2.2.2).
-
Поле заряженного цилиндра. Поле заряженной сферы (2.2.3, 2.2.4).
-
Работа сил электростатического поля. Циркуляция вектора напряженности электрического поля (3.1).
-
Потенциальный характер электростатического поля. Потенциал (заключение 3.1, 3.2).
-
Потенциал поля точечного заряда и поля, создаваемого системой точечных зарядов. Разность потенциалов (3.2).
-
Эквипотенциальные поверхности (3.3).
-
Связь между напряженностью электрического поля и потенциалом (3.4).
-
Электрическое поле в диэлектриках. Полярные и неполярные диэлектрики. Дипольный момент диэлектрика (4, 4.1).
-
Поляризация диэлектриков: ориентационная и ионная. Вектор поляризованности (4.2).
-
Напряженность электрического поля в диэлектрике. Диэлектрическая проницаемость (4.3).
-
Теорема Гаусса – Остроградского для поля в диэлектрике. Связь векторов – смещения, – напряженности и – поляризованности (4.4).
-
Проводники в электростатическом поле (5.5.1).
-
Электрическая емкость уединенного проводника. Электрическая емкость конденсатора. Плоский конденсатор (5.2).
-
Энергия заряженного проводника, системы заряженных проводников и конденсатора (5.3).
-
Энергия электрического поля. Объемная плотность энергии электрического поля в диэлектрике и вакууме (5.4).
-
Электрический ток. Характеристики электрического тока: сила тока, вектор плотности тока (6.1).
-
Электродвижущая сила источника тока. Напряжение (6.2).
-
Закон Ома для однородного участка цепи. Электрическое сопротивление, удельное сопротивление. Зависимость сопротивления проводников от температуры (6.3.1).
-
Закон Ома в дифференциальной форме. Удельная электропроводность (6.3.2).
-
Закон Ома для неоднородного участка цепи. Закон Ома для замкнутой цепи (6.4).
-
Закон Джоуля – Ленца. Работа и мощность тока. КПД источника (6.5).
-
Закон Джоуля – Ленца в дифференциальной форме (6.6).
-
Магнитное поле в вакууме. Магнитный момент контура с током. Вектор магнитной индукции. Силовые линии магнитного поля (8.1).
-
Закон Био-Савара-Лапласа. Принцип суперпозиции магнитных полей (8.3).
-
Магнитное поле прямого тока (8.3.1).
-
Магнитное поле кругового тока (8.3.2).
-
Теорема о циркуляции вектора магнитной индукции. Вихревой характер магнитного поля (9.1).
-
Магнитное поле соленоида (9.1.1).
-
Магнитный поток. Теорема Гаусса для магнитного поля (9.2).
-
Работа перемещения проводника с током в постоянном магнитном поле (9.3).
-
Действие магнитного поля на движущийся заряд. Силы Лоренца (8.2, 9.4).
-
Магнитное поле в веществе. Магнитные моменты атомов. Вектор намагниченности. Напряженность магнитного поля. Магнитная проницаемость вещества (10.1, 10.2).
-
Теорема о циркуляции вектора напряженности магнитного поля (10.3).
-
Виды магнетиков: диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики. Магнитная проницаемость и магнитное поле магнетиков (10.4).
-
Закон электромагнитной индукции. Закон Ленца (11.1).
-
Явление самоиндукции. Индуктивность. Электродвижущая сила самоиндукции (11.2).
-
Токи при размыкании и замыкании цепи (11.3).
-
Энергия магнитного поля. Объемная плотность энергии магнитного поля (11.4).
-
Первое уравнение Максвелла (12.1).
-
Ток смещения. Второе уравнение Максвелла (12.2).
-
Третье и четвертое уравнение Максвелла (12.3).
-
Полная система уравнений Максвелла в дифференциальной форме. Материальные уравнения (12.4).
* В обозначении (1.1., 1.2) первая цифра означает номер лекции, а вторая – номер параграфа в этой лекции, где изложен материал по данному вопросу.