А.Н. Матвеев - Электричество и магнетизм (1115536), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Интеряретацня сккп.эффекта. Фазован ско- рость н длина волны в проводящей среде Соот- ношсннс между фазами колебаний векторов поля. Соотнан|еоне меяглу амплнтулами векторов по.и 1 64. Ипваряаапнмть плоской волны Преобразование полей Иварнанты преобразований электромагннпюго полл. Аналнз ннварнантов паля 1 65. Давление электромагяятных волн. Импульс Фотона Механизм возннкновення давленая. Давление. Им- пульс цуга электромагнитных волн Объемная плот- ность импульса электромагнитных волн. Импульс Фотона 475 425 10 Флуктуйшш 457 455 455 466 1 бб. Волноводы п резонаторы Участок ценя.
Участок проводника. Катушка пнлуктианостн. Конденсатор. Излучение, Волноводы. Прямоугольный волновод Граничная частота. Фазовы скорость. Длина волны в волноводе. Прнмепеняе метода изображений к аналпзу волноводов. Дискретность направлений распространения плосквх волн от снсгемы излучателей. Граничная пляпа волны. Длина валлы н фазовак скорость в волноводе.
Группаваа скорость, Соотношение мел:ду групповой н фазовой скоростямн. Магннтное палс Классифнкапня волн в волнаводах. Резонаторы Задачи 1 67, Флуктуацна в контуре с током. Шум И ШУМЫ сеаротнвленпп Теорема о рамюраспределении ввергни по степеням свободы. Применение теоремы о равнораспределеннн энергии к свободному гальванометру. Флуктуацнн в колебательном контуре. Распределенне флуктуаций по частотам. Шум сопротивления. Эквнвалептный генератор шума. Мощность шума шнератора.
Максимальная чувствительность. Эквивалентная шумовая температура приемника. Коэффициент шума приемника. Отношенне сигнал — шум 1 бй. Дробовой шум я шум тока Источник дробового шума. Распределение шума по частотам. Шум тока. Методы уменьшекпя шумовых помех Задачи Пр Предметный указатель Предисловие данный курс отражает современный уровень науки и образования и учитьаает изменения в программе общей физики. Поскольку основные положения теории относительности известны из курса механики, можно при изложении электричества и магнетизма с самого начала опираться на релятивистскую природу магнитного поля и представить электрическое и магнитное поля в их взаимной связи и единстве. Поэтому изложение материала в данной книге начинается не с злектростатики, а с анализа основных понятий, связанных с зарядами, силами и электромагнитным полем.
При этом определенный запас сведений о законах электромагнитных явлений, имеющийся у студента из курса физики средней школы, преобразуется в современное научное знание, а обоснование теории анализируется в свете современного состояния экспериментальных основ электромагнетизма с учетом пределов применимости используемых понятий, Это приводит иногда к необходимости выхода за пределы теории электромагнетизма в строгом смысле этого слова.
Например, вопрос об экспериментальном обосновании закона Кулона для больших расстояний не может быть изложен без упоминания о его связи с нулевой массой покоя фотонов. И хотя полностью и строго этот вопрос излагается в квантовой элекгродинамике, его основные общие черты целесообразно изложить в классической теории электромагнетизма. Это создает у студента общее представление о проблеме и о связи изучаемого материала с материалом будущих курсов. Последнее обстоятельство имеет немаловажное методическое значение.
Основной задачей курса является изложение экспериментального обоснования теории элекгромагнегизма и формулировка теории в локальной форме, т.е. в виде соотношений между величинами в одной и той же пространственно-временной точке. В большинстве случаев они имеют дифференциальную форму, но существенна не их дифференциальная форма, а их локальный характер. Поэтому конечным продуктом курса являются уравнения Максвелла как результат обобщения и математической формулировки установленных в эксперименте закономерностей.
Следовательно, главный метод изложения индуктивный Однако это ие исключает, а предполагает его сочетание с дедуктивным методом изложения в соответствии с принципами научного познания физических закономерностей. Поэтому уравнения Максвелла выступают в книге не только как результат математической формулировки установленных в эксперименте закономерностей, но и как инструмент исследования этих закономерностей. Выбор экспериментальных фактов, которые могут быть взяты в экспериментальное обоснование теории, неоднозначен. В книге изложено обоснование теории электромагнетизма без теории относительности и с теорией относительности.
Последнее обоснование более предпочтительно, поскольку в ием теория относительности выступает 13 Преднсловяе как общая теория пространства-времени, на которой должны базироватъся любые физические теории. Такое обоснование стало возможным в рамках новой программы общей физики. Существенной частью теории является вопрос о границах ее применимости и области применимости используемых в теории понятий и моделей. Эти излагаемые в книге вопрось| имеют принципиальное значение. В частности, анализ силового взаимодействия зарядов уже в рамках классической теории, без какого-либо привлечения квантовых представлений, показывает, что классическая теория электричества и магнетизма не может быть применена к анализу взаимодействия отдельных заряженных частиц.
Автор благодарит своих коллег по Московскому университету и другим университетам и вузам за плодотворное обсуждение вопросов курса. Автор благодарен акад АН УССР А. И. Ахиезеру и проф. Н. И. Калитеевскому с сотрудниками возглавляемой им кафедры за внимательное рецензнрование рукописи и ценные замечания. А. Маавеев Введение В настоящее время в физике известны четыре вида взаимодействий материальных объектов; гравитационное, сильное, слабое н электромагнитное Эти взаимодействия проявляются в различных пространственных масштабах и характеризуются своей интенсивностью.
Гравитационное взаимодействие заметно лишь между телами астрономических масштабов. Сильные взаимодействия проявляются лишь между определенными частицами при их сближении на весьма малые расстояния (10 'з м). Слабое взаимодействие осуществляется прн взаимопревращении определенных сортов частиц. При удалении частиц друг от друга оно несущественно, И лишь электромагнитные взаимодействия проявляются в тех пространственных масштабах, в которых осуществлена наша повседневная жизнь Практически все «силы», обусловливающие физические явления в нашем повседневном окружении, за исключением силы тяготения, являются в конечном счете электромагнитными. Конечно, все многообразные связи и явления, обусловленные электромагнитными взаимодействиями, не могут быть описаны законами электродинамики, поскольку на каждом уровне явления существуют свои специфические черты и закономерности, не сводимые к закономерностям другого уровня.
Однако электромагнитные взаимодействия на всех уровнях являются в определенном смысле элементарной связью, с помощью которой образуется вся цель связей. Этим определяется практическое значение электромагнитных явлений. Чрезвычайно велико значение теории электромагнитных явлений. Эта теория является первой релятивистски инвариантной теорией.
Она сыграла решшощую роль в возникновении и обосновании теории относительности и явилась тем «полигоном», на котором проходили проверку многие новые идеи, Квантовая электродинамика является лучше всего разработанной квантовой теорией, предсказания которой согласуются с экспериментом поразительно хорошо, хотя в настоящее время она еще и пе является внутренне непротиворечивой и завершенной Очень существенно общефилософское и мировоззренческое значение электромагнетнзма Например, в рамках электромагнитных явлений отчетливо проявляются особешюсти полевой теории существования материи, хорошо прослеживается взаимопреврашенне ее различных форм и взаимопревращение различных форм энергии В книге излагаются два пути обоснования теории. При обосновании без теории относительности в качестве экспериментальных основ теории электричества и магнетизма взяты инвариантность элементарного заряда, закон Кулона, принцип суперпозиции для электрического поля, закон Био — Савара, принцип суперпозиции для магнитного поля, сила Лоренца, закон элехтромагнитной индукции Фарадея, токи смещения Максвелла, закон сохранения заряда и закон сохранения энергии.
При обосновании с теорией относительности закон Био — Савара, 14 Введение принцип суперпозиции для магнитного поля и сила Лоренца перестают играть роль независимых экспериментальных фактов в формулировке теории. Второй путь обоснования теории электричества и магнетизма изложен не в виде основного магистрального пути, а в виде побочного пути, выбранного с расчетом максимального упрощения математической стороны дела.
Он включает в себя следующие этапы, Релятивистская природа магнитного поля демонстрируется в ~ 8. Там выводится формула взаимодействия прямолинейных токов, текущих по параллельным бесконечно длинным проводникам, и получается сила Лоренца исходя из электрического взаимодействия зарядов. Полевая интерпретация зтнх результатов позволяет найти индукцию магнитного поля тока, текущего по прямолинейному бесконечно длинному проводнику. Принцип суперпозиции для магнитного поля является теперь следствием принципа суперпозиции для электрического поля. Переход к индукции магнитного поля произвольных токов и вывод соответствующих уравнений производится в 4 35, где существенно используется независимость локальных соотношений от значений физических величин в других точках.
Затем в б 37 теоретически выводится закон Био — Савара и тем самым заверзпается анализ связи, которая существует в рамках релятивистских представлений о пространстве и времени между ннвариантиостью элементарного электрического заряда, законом Кулона, принципом суперпозиции для электрического поля и законом Био — Савара, силой Лоренца и принципом супер- позиции для магнитного поля.
91 Микроскопические носители злеатрнческнз зарядов 92 Заряженные тела Элеатрнзання 9 3 Элементарный заряд и его ниаарнантность 84 Элскгричсский ток $5 Закон сокранения заряда Заряды, поли, силы 86 Закон Кулона 17 Принцип суперпозиция 98 Магнитное поле 8 18 Закон Бно -Саеара 811 Преобразоааннс полей 89 Сила Лоранда. Сила Ампера Заряд — источник и объект действия электромагнитного поля.
Поле — материальный носитель элект- ромагнитных взаимодействий зарядов, форма существования материи. Сила — количественная мера интенсив- ности взаимодействия зарядов. Заряды, поля и силы существуют в неразрывной связи с пространст- вон, временем и движением материи. Их взаимоотношение не может быть понято без учета связи с пространст- вом, временем и движением. 16 1. Заряды, поля, силы й 1. Микроскопические носители электрических зарядов Описываются свойства основных микроскопических носителей электрических зарядов.
Обсуждается распределение электрического заряда в протоне и нейтроне и анализируется его физический сл1ысл. Классификация. Под микроскопическими носителями зарядов понимаются заряженные частицы и ионы. Они могут нести как положительный, так и отрицательный зар1щ. По числовому значению он может быть лишь в целое число раз больше элементарного: (в( = 1,6021892(46) ° 10 гв Кл. (1.1) К настоящему времени не обнаружено микроскопических носителей с дробным зарядом, несмотря на значительные экспериментальные усилия (см.
й 3). Известно около 200 частиц н громадное число ионов, атомов и молекул. Большая часть частиц после возникновения существует непродолжительное время, по истечении которого распадается на другие частицы, т.е. частицы имеют конечное время жизни. В болыпиисгве случаев оно чрезвычайно мало и составляет ничтожные доли секунды. Суи)еснюует лиигь неболыиое число заряженных частиц с бесконечным временем жизни. Это электрон, протон и их античастицы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
