Читать онлайн «Электромагнетизм. Методы решения задач»

В. В. Покровский ЭЛЕКТРОМАШЕТИЗМ методы решения задач УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ 2-Е ИЗДАНИЕ Др> Москва БИНОМ. Лаборатория знаний 201 1 УДК 004. 514 ББК 32. 973 П48 Покровский В. В. П48 Электромагнетизм. Методы решения задач : учебное пособие / В. В. Покровский. — 2-е изд. — М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011. — 120 с. : ил. ISBN 978-5-9963-0641-1 Пособие посвящено методам решения задач по курсу общей физики раздела «Электромагнетизм». Большинство рассматриваемых задач взято из сборника задач И. Е. Иродова «Задачи по общей физике». Каждый раздел предваряется кратким изложением теоретических вопросов, приводятся основные формулы. Описывается методика решения задач, которая может быть применена в данном разделе. Для студентов физических специальностей вузов. УДК 004. 514 ББК 32. 973 Учебное издание Покровский Вячеслав Валерьевич ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ. МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ Учебное пособие Редактор Б. Копылов Художник Н. Лозинская Корректор В. Катуркина Оригинал-макет подготовлен О. Лапко в пакете ШЩК. 2е с использованием кириллических шрифтов семейства LH Подписано в печать 23. 06. 11. Формат 60x90/16. Усл. печ. л. 7,5. Тираж 500 экз. Заказ Издательство «БИНОМ. В. Покровский, 2011 © БИНОМ. Лаборатория ISBN 978-5-9963-0641-1 знаний, 2011 Глава 1 ЭЛЕКТРОСТАТИКА Закон Кулона, электрическое поле, напряженность и потенциал, связь между напряженностью и потенциалом, электрический диполь, энергия диполя в поле Точечными зарядами считаются заряды, геометрические размеры которых много меньше расстояния между ними. Электрические заряды придают окружающему пространству особые свойства, основное из которых заключается в том, что на точечный заряд qf, находящийся на расстоянии R от точечного заряда q, действует сила, направленная вдоль прямой, соединяющей эти заряды, прямо пропорциональная величине точечных зарядов и обратно пропорциональная квадрату расстояния между ними (закон Кулона). При этом одноименные заряды отталкиваются, разноименные притягиваются: Fl-2 = _w?· F2"1 = w?' (1) w - qfq r - q'q 4πε0# 4πε0#2 В современной физике доминирует теория близкодействия, согласно которой силовое взаимодействие между разделенными заряженными телами передается с конечной скоростью некоторой средой, окружающей эти тела. Эта среда — специфическая форма существования материи, называемая электрическим полем. Вычленим из формулы (1) часть, не зависящую от пробного заряда (/, которая имеет физический смысл силы, действующей на точечный единичный положительный заряд, и назовем ее 4 Глава 1. Электростатика напряженностью электрического поля: 4πε0#3 ' или Е= Ч 4πε0#2 * Опытным путем установлено, что сила, с которой заряд q действует на пробный заряд q', не зависит ни от количества, ни от пространственного расположения других зарядов, что —► N —> приводит нас к принципу суперпозиции F = Σ -^«5 очевидно так лее: Ν Ν __> ^ 4πε0 ^ Rf K J г=1 i=l г В большом классе задач игнорируется тот факт, что заряды всегда дискретны, а считается, что они распределены по какому-либо закону, что вполне допустимо, пока мы не переходим к малым масштабам.