Электростатика

СОДЕРЖАНИЕ

ББК 22.33

УДК 535

В.М.Костенко, В.Н.Тулупенко

Э 55

ББК 22.33

УДК 535

Краматорск 2007

Колебания и волны

Электромагнетизм.

Электрический ток.

Электростатика.

В.Н.Тулупенко

Курс лекций по дисциплине «Физика»

(для студентов всех специальностей вуза)

Утверждено на заседании

ученого совета ДГМА

Протокол № от

Рекомендовано к дальней­шему использованию в учебном процессе метод. советом факультета

протокол № 7 от 21.03.2012

Рецензенты:

Левченко Г.Г., доктор физ.-мат. наук, зав. отделом фазовых превращений Физико-технического института НАН Украины, г.Донецк;

Надточий В.А., доцент, зав. кафедрой физики Славянского государственного педагогического университета

Даний методичний посібник містить теоретичний матеріал, який викладається в лекційному курсі студентам технічних спеціальностей ДДМА. Частина матеріалу призначена для самостійного вивчення студентами.

Э 55 Электростатика. Электрический ток. Электромагнетизм. Колебания и волны: курс лекций по дисциплине «Физика» (для студентов всех специальностей вуза). – Краматорск: ДГМА, 2007. – 80 с.

ISBN ………..

Данное методическое пособие содержит теоретический материал, излагаемый в лекционном курсе студентам технических специальностей ДГМА. Часть материала предназначается для самостоятельного изучения студентами.

ISBN……… © В.М.Костенко, В.Н.Тулупенко, 2007

© ДГМА, 2007

1 Электростатика

1.1 Электрические заряды, их свойства. Точечные заряды.

Закон Кулона…….…………………...……………….…………..………...5

1.2 Напряжённость электростатического поля. Принцип суперпозиции

для электростатического поля……………………………………………...6

1.3 Теорема о циркуляции вектора напряжённости электростатического

поля. Потенциальная энергия заряда в электростатическом поле………8

1.4 Потенциал электростатического поля. Связь потенциала с

напряжённостью электростатического поля………………………….…..10

1.5 Теорема Гаусса для напряжённости электростатического

поля в интегральной и дифференциальной формах……………………...12

1.6 Вычисление напряженностей полей с помощью теоремы

Гаусса.…………………………………………………………….................14

1.7 Поле диполя. Дипольный момент……………………………….….........17

1.8 Диэлектрики. Полярные и неполярные молекулы ……..……….….…..19

1.9 Объемные и поверхностные заряды диэлектрика. Вектор

электрического смещения………………………………………….....…..20

1.10 Условия на границе раздела двух диэлектриков………………..……..23

1.11 Сегнетоэлектрики………………………………………………..…........25

2 Электрический ток

2.1 Электрический ток проводимости. Сила тока.…….………..………......27

2.2 Условия существования электрического тока. Источники

тока. Электродвижущая сила………………………………………...…....29

2.3 Напряжение на участке цепи. Законы Ома для участка цепи

и полной цепи. Правила Кирхгофа………………………………………..30

2.4 Вектор плотности тока. Закон Ома в дифференциальной форме….......33

2.5 Элементы классической электронной теории металлов……………......35

3 Электромагнетизм

3.1 Магнитное поле и его характеристики. Законы Ампера и Био-

Савара-Лапласа. Принцип суперпозиции для магнитного поля…...........38

3.2 Расчет магнитного поля для бесконечно длинного прямолинейного

проводника и в центре кругового тока………………………………..…..44

3.3 Вихревой характер магнитного поля. Закон полного тока. Расчет

полей бесконечно длинного соленоида и тороида…………………….....45

3.4 Контур с током в магнитном поле…………………………………...…..49

3.5 Теорема Гаусса для магнитного поля. Работа по перемещению

проводника и контура с током в магнитном поле…………………..…....51

3.6 Сила Лоренца. Эффект Холла………………………………………..…..53

3.7 Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея……………..….56

3.8 Самоиндукция. Экстратоки размыкания и замыкания цепи…………...59

3.9 Взаимная индукция. Трансформаторы. Энергия магнитного поля…....62

3.10 Магнитные моменты электронов и атомов. Намагниченность

вещества. Диа- и парамагнетики………………………………………......65

3.11 Магнитная восприимчивость и магнитная проницаемость.

Теорема о циркуляции вектора напряженности магнитного

поля. Ферромагнетики………………………………………………….....67

3.12 Вихревое электрическое поле. Ток смещения. Уравнения

Максвелла………………………………………………………………….72

4 Колебания и волны

4.1 Колебания. Типы колебаний. Характеристики колебаний.

Гармонические колебания…………………………………………...........77

4.2 Метод векторных диаграмм. Сложение гармонических

сонаправленных и взаимно перпендикулярных колебаний………….....80

4.3 Дифференциальное уравнение гармонических колебаний.

Физический и математический маятники…………………………..........85

4.4 Затухающие колебания. Дифференциальное уравнение

затухающих колебаний и анализ его решений………………………..…87

4.5 Вынужденные колебания. Дифференциальное уравнение

вынужденных колебаний и анализ его решений. Резонанс………….....89

4 6 Общие свойства волн. Уравнение волны…………………………….….94

4.7 Волновое уравнение……………………………………………….……...98

4.8 Скорость распространения волны в упругой среде………….…..........100

4.9 Скорость распространения волны в газе……………………………….103

4.10 Перенос энергии упругой волной. Интенсивность волны……..........105

4.11 Интерференция волн. Стоячие волны………………………………...108

4.12 Волновой пакет. Групповая скорость волн……………………...........110

4.12 Электромагнитные волны……………………………………………...112

СПИСОК РЕКОМЕНДОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ……………………….115