196

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Пермский государственный технический университет

В.В. Бурдин

ФИЗИКА

Часть II

ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМА

Под общей редакцией

доктора технических наук профессора А.И. Цаплина

Утверждено Редакционно-издательским Советом университета

в качестве учебного пособия для студентов

заочного отделения всех специальностей

Пермь 2007

УДК 53(0758)

ББК 22.3

В 25

Рецензенты:

кандидат физико-математических наук,доцент А.В. Перминов,

(Пермский государственный технический университет);

доктор физико-математических наук, профессор Е.Л. Тарунин

(Пермский государственный университет).

Бурдин В.В.

В 25 Физика: Учеб. пособие. Часть II. Основы электромагнетизма / Под общ. ред. профессора А.И. Цаплина; Перм. гос. техн. ун-т. – Пермь, 2007. – 188 с.

Приведен теоретический материал для самостоятельного изучения физики, включающий в себя основные сведения из теории и вопросы для самоконтроля. Предназначено для студентов заочного отделения всех специальностей.

УДК 53(0758)

ББК 22.3

 Пермский государственный

технический университет, 2007

Оглавление

	стр.
Введение…………………………………………………………………..	5
1. Электростатика……….……………………………………………………	7
1.1. Закон Кулона………………………………………...………………..	7
1.2. Электрическое поле и его характеристики ……………....................	8
1.3. Связь напряженности электрического поля и потенциала………...	11
1.4. Электрическое поле точечного заряда. Принцип суперпозиции…	13
1.5. Графическое изображение электрических полей. Силовые линии и эквипотенциальные поверхности……………………………….	16
1.6. Теорема Гаусса для электрического поля в вакууме………………	18
1.7. Проводники в электрическом поле………………………………….	27
1.8. Электрическое поле в диэлектриках………………………………...	31
1.9. Теорема Гаусса для электрического поля в диэлектриках………...	34
1.10. Конденсаторы………………………………………………………..	38
1.11. Энергия электрического поля………………………………………	41
1.12. Потенциальность электрического поля. Теорема о циркуляции...	44
Вопросы для самоконтроля………………………………………..	45
2. Постоянный электрический ток………………………………………….	47
2.1. Закон Ома для однородного участка цепи………………………….	47
2.2. Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля-Ленца…..	49
2.3. Последовательное и параллельное соединение проводников……..	51
2.4. Источники тока. Закон Ома для полной цепи………………………	58
2.5. Химические источники тока. Элемент Вольта……………………..	62
2.6. Закон Ома для неоднородного участка цепи……………………….	65
2.7. Правила Кирхгофа……………………………………………………	67
2.8. Закон Ома в дифференциальной форме. Электронная теория проводимости………………………………………………………...	72
Вопросы для самоконтроля………………………………………..	77
3. Магнетизм………………………………………………………………….	79
3.1. Магнитное поле. Сила Лоренца……………………………………...	79
3.2. Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях………………………………………………………………….	81
3.3. Сила Ампера…………………………………………………………..	85
3.4. Рамка с током в магнитном поле…………………………………….	87
3.5. Эффект Холла…………………………………………………………	90
3.6. Вычисление магнитной индукции. Закон Био-Савара-Лапласа…...	92
3.7. Циркуляция и поток вектора магнитной индукции………………..	99
3.8. Работа по перемещению контура с током в магнитном поле. Работа электродвигателя……………………………………………..	104
3.9. Индуктивность……………………………………………………….	107
3.10. Закон электромагнитной индукции……………………………….	108
3.11. Правило Ленца……………………………………………………...	110
3.12. Явления при замыкании и размыкании тока. Энергия магнитного поля………………………………………………….	115
3.13. Генераторы и электродвигатели…………………………………..	118
3.14. Трансформаторы…………………………………………………...	121
3.15. Природа электромагнитной индукции……………………………	124
3.16. Магнитное поле в веществе……………………………………….	128
3.17. Теорема о циркуляции магнитного поля в веществе. Напряженность магнитного поля…………………………………..	133
3.18. Молекулярная теория магнетизма………………………………...	137
3.19. Ток смещения. Уравнения Максвелла……………………………	142
3.20. Природа магнетизма……………………………………………….	148
Вопросы для самоконтроля………………………………………..	152
4. Электромагнитные колебания и волны………………………………….	154
4.1. Колебательный контур………………………………………………	154
4.2. Колебательный контур с затуханием………………………………	159
4.3. Вынужденные колебания в LCR-контуре………………………..	162
4.4. Переменный ток в электрических цепях…………………………...	165
4.4.1. Активное, индуктивное и емкостное сопротивления…...….	165
4.4.2. Закон Ома для переменного тока. Активное и реактивное сопротивления…………………………………………………	168
4.4.3. Метод векторных диаграмм…………………………………..	169
4.4.4. Эффективные напряжение и ток…………………………….	174
4.4.5. Мощность в цепи переменного тока…………………………	176
4.5. Электромагнитные волны…………………………………………...	178
4.5.1. Шкала электромагнитных волн……………………………..	181
4.5.2. Получение электромагнитных волн…………………………	182
4.5.3. Энергия электромагнитных волн. Вектор Умова-Пойнтинга……………………………………………..	185
Вопросы для самоконтроля………………………………………..	186
Список литературы………………………………………………………	188