- •Методические рекомендации
- •Вводная лекция 1. Иерархия и взаимосвязь естественных наук
- •Структура физики
- •Наука нового времени
- •Контрольные вопросы
- •Лекция 2. Структурные уровни, организации материи Происхождение и роль симметрии в природе
- •Симметрия и законы сохранения
- •Действие фундаментальных физических законов на разных уровнях структурной организации материи, их инвариантность и качественное своеобразие для каждого уровня
- •Значение инвариантности как фундамента естествознания. Спонтанное нарушение симметрии
- •Лекция 3. Макромир: динамические закономерности (Механика) Основные понятия механики
- •Три закона Кеплера и гармония мира
- •Развитие классической механики
- •Динамические закономерности. Особенности детерминистской картины мира
- •Детерминизм и науки об обществе (Становление науки об обществе)
- •Лекция 4. Макромир: статистические закономерности
- •Термодинамика
- •Энтропия
- •Обращение времени
- •Статистическая физика и термодинамика
- •«Тепловая смерть» Вселенной
- •Необратимость и механика
- •Объяснение необратимости сложных динамических систем
- •Статистические закономерности
- •Статистические закономерности в общественных науках
- •Контрольные вопросы
- •Лекция 5. Дискретное и непрерывное Часть и целое
- •Структура
- •Атомистика и холизм
- •Поля и частицы
- •Электродинамика
- •Электромагнитные волны
- •Возникновение и развитие теории электромагнитного поля
- •О принципе дополнительности
- •Квантовая механика и естественные науки
- •Квантовая механика и общественные науки
- •Контрольные вопросы
- •Лекция 7. Периодическая система химических элементов
- •Контрольные вопросы
- •Лекция 8. Мегамир: концепции теории относительности Пространство-время
- •Теория относительности
- •Пространство-время и причинность
- •Релятивистская механика
- •Расширение Вселенной и шкала космических расстояний
- •Космологические парадоксы
- •Релятивизм и общественные науки
- •Контрольные вопросы
- •Лекция 9. Современная астрофизика Космология
- •Мир галактик
- •Нестационарность Вселенной
- •Реликтовое радиоизлучение
- •Химический состав вещества и возраст Метагалактики
- •Релятивистская теория тяготения и космологические решения Фридмана
- •Образование галактик
- •Очень ранняя Вселенная
- •Элементарные частицы и космология
- •Чёрная дыра
- •Модели объединения и большой взрыв
- •Лекция 10. Значение физики как целостного фундамента естествознания Квазичастичный метод
- •Метод объектов – носителей свойств
- •Физика как теоретическая основа естествознания
- •Биология
- •Контрольные вопросы
- •Лекция 11. Человек и природа Биологическая химия (процессы происходящие в организме человека)
- •Особенности биологического уровня организации материи
- •Принципы эволюции и воспроизводства живых систем
- •Экология и здоровье
- •Биосфера и ноосфера
- •Синергетика
- •Особенность объектов общественных наук с точки зрения математики
- •Контрольные вопросы по дисциплине «концепции современного естествознания»
- •Тестирующая система по дисциплине «концепции современного естествознания»
- •Литература:
- •1.Основная
- •2.Дополнительная
Электродинамика
Электродинамика – раздел физики, изучающий взаимодействие электрических зарядов. Он включает в себя электростатику как некоторый частный и наиболее простой случай взаимодействия неподвижных зарядов. Взаимодействие между движущимися зарядами удается описать благодаря использованию в электродинамике понятий электрического и магнитного полей, причем часто невозможно отделить одно поле от другого, и поэтому говорят об электромагнитном поле.
На практике мы, как правило, имеем дело не с отдельными зарядами, а с потоками очень большого числа частиц. Поток заряженных частиц называется электрическим током, причем принято считать, что направление электрического тока совпадает с направлением движения положительных зарядов. Силой тока сквозь поверхность называется величина, равная полному заряду, который проходит через эту поверхность за единицу времени.
Магнитное поле создают движущиеся заряды, (электрический ток).
Переменное магнитное поле порождает вихревое электрическое поле (явление электромагнитной индукции). Максвелл теоретически предсказал, что магнитное поле может создаваться не только электрическим током, но и переменным электрическим полем. Согласно Максвеллу, в правой части четвертого уравнения должно стоять дополнительное слагаемое, пропорциональное скорости изменения электрического поля. Если переменное электрическое поле порождает магнитное, а переменное магнитное поле порождает электрическое, то электромагнитное поле может существовать и в отсутствие зарядов. В вакууме электромагнитное поле существует в виде электромагнитных волн, которые распространяются со скоростью света (свет – это тоже электромагнитные волны). Электромагнитные волны обладают энергией и импульсом, и, следовательно, электромагнитное поле – это не просто формальный способ описания взаимодействия зарядов, а такая же физическая реальность, как заряды и электрические токи.
Электромагнитные волны
Все окружающее нас пространство пронизано электромагнитным излучением. Солнце, окружающие нас тела, антенны радиостанций и телевизионных передатчиков испускают электромагнитные волны, которые в зависимости от их частоты колебаний носят разные названия: радиоволны, инфракрасное излучение, видимый свет, рентгеновские лучи. Этот неиссякаемый поток энергии порождают колебания электрических зарядов атомов и молекул. Если заряд колеблется, то он движется с ускорением, а значит, излучает электромагнитные волны. Изменяющийся поток индукции возбуждает вихревое электрическое поле, а оно, в свою очередь, возбуждает вихревое магнитное поле. Процесс захватывает одну точку пространства за другой. Распространяющееся электромагнитное поле и называют электромагнитной волной.
Русский ученый А.С. Попов применил для регистрации радиоволн когерер – стеклянную трубку с двумя электродами, между которыми помещались мелкие металлические опилки. Когерер под действием электромагнитной волны в сильной степени меняет свое электрическое сопротивление и, включенный в цепь постоянного тока, может управлять работой телеграфного аппарата. Когерер значительно чувствительнее к электромагнитному излучению, чем вибратор Герца. Благодаря этому и другим усовершенствованиям А.С. Попов 7 мая 1895 г. впервые в истории осуществил радиосвязь: на расстояние 250 м были переданы слова «Генрих Герц».