И.Е. Иродов - Электромагнетизм. Основные законы (7-е издание)

ТЕХНИЧЕСКИЙ тУНИВЕРСИТЕТИ. Е. ИродовЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМосновныезаконы7-Е ИЗДАНИЕРекомендованоучебно-методическим объединениемв области «Ядерные физика и технологии»в качестве учебного пособиядля студентов физических специальностейвысших учебных заведенийМоскваБИНОМ. Лаборатория знаний2009УДК 004.514ББК 32.973И83Научная библиотека МГУ40003852И83Иродов И. Е.Электромагнетизм.

Основные законы/И. Е. Иродов.— 7-е изд. — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009. —319 с : ил. — (Технический университет. Общая физика).ISBN 978-5-9963-0064-8Книга содержит теоретический материал (основные идеи электромагнетизма), а также разбор многочисленных примеров и задач. Задачи тесно связаны с основным текстом и часто являются его развитиеми дополнением. Материал книги, насколько возможно, освобожден отизлишней математизации — основной акцент перенесен на физическую сторону рассматриваемых явлений.Для студентов физических специальностей вузов.УДК 004.514ББК 32.973По вопросам приобретения обращаться:«БИНОМ.

Лаборатория знаний» (499) 157-52-72, e-mail: binom@Lbz.ruhttp://www.Lbz.ruISBN 978-5-9963-0064-8i БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009СодержаниеПредисловие к 4-му изданиюПринятые обозначения67Глава 1. Электростатическое поле в вакууме§ 1.1. Электрическое поле§ 1.2. Теорема Гаусса§ 1.3. Применения теоремы-Гаусса§ 1.4. Теорема Гаусса в дифференциальной форме .

. . .§ 1.5. Циркуляция вектора Б. Потенциал§ 1.6. Связь между потенциалом и вектором Е§ 1.7. Электрический дипольЗадачи9914172225293338Глава 2. Проводник в электростатическом поле45§ 2.1. Поле в веществе45§ 2.2. Поле внутри и снаружи проводника46§ 2.3. Силы, действующие на поверхность проводника . . 49§ 2.4. Свойства замкнутой проводящей оболочки51§ 2.5. Общая задача электростатики. Метод изображений . 53§ 2.6. Электроемкость. Конденсаторы57Задачи60Глава 3.

Электрическое поле в диэлектрике§ 3.1. Поляризация диэлектрика§ 3.2. Поляризованность Р§ 3.3. Свойства поля вектора Р§ 3.4. Вектор D§ 3.5. Условия на границе§ 3.6. Поле в однородном диэлектрикеЗадачиГлава 4. Энергия электрического поля§ 4.1. Электрическая энергия системы зарядов§ 4.2. Энергия заряженных проводника и конденсатора.§ 4.3. Энергия электрического поля§ 4.4. Система двух заряженных тел§ 4.5. Силы при наличии диэлектрикаЗадачи68687172768084889696. 100102106107112Основные законы механикиГлава 5. Постоянный электрический ток119§ 5.1. Плотность тока. Уравнение непрерывности .

. . . 119§ 5.2. Закон Ома для однородного проводника122§ 5.3. Обобщенный закон Ома125§ 5.4. Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа129§ 5.5. Закон Джоуля-Ленца132§ 5.6. Переходные процессы в цепи с конденсатором . . . 135Задачи138Глава 6. Магнитное поле в вакууме145§ 6.1. Сила Лоренца. Поле В145§ 6.2. Закон Био-Савара148§ 6.3. Основные законы магнитного поля151§ 6.4.

Применения теоремы о циркуляции вектора В. . . 154§ 6.5. Дифференциальная форма основных законовмагнитного поля157§ 6.6. Сила Ампера159§ 6.7. Момент сил, действующих на контур с током . . . 163§ 6.8. Работа при перемещении контура с током . . . . 165Задачи167Глава 7. Магнитное поле в веществе§ 7.1. Намагничение вещества. Намагниченность J§ 7.2. Циркуляция вектора J§ 7.3. Вектор Н§ 7.4. Граничные условия для В и Н§ 7.5. Поле в однородном магнетике§ 7.6.

ФерромагнетизмЗадачи177. . . 177180182187190193197Глава 8. Относительность электрического и магнитного полей§ 8.1. Электромагнитное поле. Инвариантность заряда . .§ 8.2. Законы преобразования полей Е и В§ 8.3. Следствия из законов преобразования полей . . .§ 8.4. Инварианты электромагнитного поляЗадачи204204206212214215Глава 9. Электромагнитная индукция224§ 9.1. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца. 224§ 9.2. Природа электромагнитной индукции227§ 9.3. Явление самоиндукции233§ 9.4. Взаимная индукция239§ 9.5.

Энергия магнитного поля243§ 9.6. Магнитная энергия двух контуров с токами . . . 246§ 9.7. Энергия и силы в магнитном поле249Задачи253СодержаниеГлава 10. Уравнения Максвелла. Энергия электромагнитногополя263§ 10.1. Ток смещения263§ 10.2. Система уравнений Максвелла267§ 10.3. Свойства уравнений Максвелла271§ 10.4. Энергия и поток энергии. Вектор Пойнтинга . .

. 274§ 10.5. Импульс электромагнитного поля278Задачи .281Глава 11. Электрические колебания§ 11.1. Уравнение колебательного контура§ 11.2. Свободные электрические колебания§ 11.3. Вынужденные электрические колебания§ 11.4. Переменный токЗадачи288288291296301304Приложения1. Единицы величин в СИ и системе Гаусса2. Основные формулы электромагнетизма в СИ и системеГаусса3. Основные величины и единицы СИ4. Греческий алфавит5. Некоторые физические константы311311312315316316Предметный указатель317Предисловие к 4-му изданиюОсновная идея предлагаемой книги — органически совместить водном учебном пособии изложение принципов теории и практику решения задач.

С этой целью в каждой главе сначала излагается теориясоответствующего вопроса (с иллюстрацией на конкретных примерах),а затем дается разбор ряда задач, где показывается, как, по мнениюавтора, надо подходить к их решению. Задачи тесно связаны с основным текстом, часто являются его развитием и дополнением, поэтомуработа над ними должна проводиться параллельно с изучением основного материала. Кроме того, предлагаемый набор задач должен, по замыслу автора, дать возможность учащемуся дополнительно обдуматьряд важных вопросов и помочь представить (даже если многие задачине решать, а просто прочитать) большой диапазон приложения изучаемых идей.При изложении теоретического материала автор стремился исключить из текста все второстепенное, с тем чтобы сконцентрировать внимание на основных законах электромагнетизма и, в частности, на вопросах наиболее трудных для понимания.

Стремление изложитьосновные идеи кратко, доступно и вместе с тем достаточно корректнопобудило автора насколько возможно освободить материал от излишней математизации и перенести основной акцент на физическую сторону рассматриваемых явлений. С этой же целью широко использованы различные модельные представления, упрощающие факторы, частные случаи, соображения симметрии и др.Изложение ведется в СИ. Вместе с тем, учитывая достаточно широкое использование системы Гаусса, в Приложении дана сводка основных единиц и наиболее важных формул как в СИ, так и в системе Гаусса.Курсивом выделены важнейшие положения и термины.

Петит используется для материала повышенной трудности и относительно громоздких расчетов (этот материал при первом чтении можно безболезненно опустить), а также для примеров и задач.Книга как учебное пособие рассчитана на студентов вузов с расширенной программой по физике (в рамках общего курса физики). Онаможет быть также полезной и преподавателям вузов.В четвертом издании внесены некоторые дополнения и уточнения,а также исправлены неточности и опечатки, замеченные читателями.Этим читателям автор искренне признателен.И.

ИродовПринятые обозначенияВекторы обозначены жирным прямым шрифтом (например, г, Е);та же буква светлым шрифтом (г, Е) означает модуль вектора.Средние величины отмечены скобками ( ), например (v), (P).Символы перед величинами означают:Л — конечное приращение величины, т.

е. разность ее конечного иначального значений, например АЕ = Е 2 - Е х , Аф = ф 2 - q>i;d — дифференциал (бесконечно малое приращение), dE, dф;5 — элементарное значение величины, например 5А;со — пропорционально, например ф со q;~ — величина порядка... Например 7 ~ 10 м.Орты — единичные векторы:ех, еу, ег (или i, j , k) — орты декартовых координат;е р , е ф , ег — орты цилиндрических координат р, ф, г;п — орт нормали к элементу поверхности;т — орт касательной к контуру или границе раздела.Производная по времени от произвольной функции / обозначенаdf/dt или точкой, стоящей над функцией, f.Интегралы любой кратности обозначены одним единственным знаком J и различаются лишь обозначением элемента интегрирования:6У, dS, dl — элементы объема, поверхности, контура. Знак § — интегрирование по замкнутому контуру или по замкнутой поверхности.Векторный оператор V (набла). Операции с ним обозначены так:Уф — градиент ф (grad ф),V • Е — дивергенция Е (div E),V х Е — ротор Е (rot E).Обозначения и названия единицА — амперВ — вольтВб — веберВт — ваттГн — генриГс — гауссГц — герцдин — динаДж — джоульКл — кулонм — метрмин — минутаМкс — максвеллН — ньютонОм — омрад — радианс — секундаСм — сименсср — стерадианТл — теслаФ — фарадч — часЭ — эрстедэВ — электронвольтДесятичные приставки к названиям единиц9Г — гига, 10М — мега, 10 63к — кило, 10с — санти, 10~23м — милли, 10~мк — микро, 10~69н — нано, 10~п — пико, 10~12=Глава 1=Электростатическое поле в вакууме§ 1.1.

Электрическое полеЭлектрический заряд. В настоящее время известно, что воснове всего разнообразия явлений природы лежат четыре фундаментальных взаимодействия между элементарными частицами — сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное.Каждый вид взаимодействия связывается с определенной характеристикой частицы. Например, гравитационное взаимодействие зависит от масс частиц, электромагнитное — от электрических зарядов.Электрический заряд частицы является одной из основных,первичных ее характеристик. Ему присущи следующие фундаментальные свойства:1) электрический заряд существует в двух видах: как положительный, так и отрицательный;2) в любой электрически изолированной системе алгебраическая сумма зарядов не изменяется, это утверждение выражаетзакон сохранения электрического заряда;3) электрический заряд является релятивистски инвариантным: его величина не зависит от системы отсчета, а значит, независит от того, движется он или покоится.Эти фундаментальные свойства электрического заряда имеют, как мы увидим, далеко идущие последствия.Электрическое поле.