Магнетизм, електромагнітні коливання і хвилі. Оптика, теорія відносності. Закони відбивання і заломлення світла. Елементи атомної фізики, квантової механіки і фізики твердого тіла. Фізика ядра та елементарних часток. Радіоактивність. Ядерні реакції.
Друга частина конспекту лекцій з курсу загальної фізики для інженерно-технічних спеціальностей містить короткий виклад розділів: магнетизм (з елементами електромагнітних коливань і хвиль) (доц. Виклад розрахований на 5-7 оглядових лекцій для студентів-заочників по другій частині курсу загальної фізики і виконання ними з цієї частини курсу двох контрольних робіт.У 1820 році Ерстед відкрив явище відхилення магнітної стрілки електричним струмом, а Ампер - взаємодію паралельних струмів і висунув гіпотезу про те, що магнітні поля створюються струмами, тобто рухомими електричними зарядами. В магнетизмі всі струми поділяються на макроструми, що зумовлені напрямленим рухом вільних носіїв (електронів, дірок, іонів), і мікроструми, що зумовлені рухом електронів в атомах і молекулах; саме мікроструми створюють магнітні поля постійних магнітів. Отже, магнітне поле - особливий вид матерії, що створюється рухомими електричними зарядами (струмами) і діє на рухомі заряди, провідники зі струмом та постійні магніти. Досліди показують, що магнітне поле певним чином орієнтує вміщений в нього контур зі струмом, тобто на контур з боку магнітного поля діє момент сили. Для магнітних полів справедливий принцип суперпозиції: індукція магнітного поля, створеного в певній точці простору кількома струмами, дорівнює векторній сумі індукцій полів, створених в цій точці кожним струмом зокрема, (4.5)Закон Біо-Савара-Лапласа встановлює індукцію магнітного поля, створеного елементом струму в певній точці простору: (4.8) або, у скалярній формі, (4.9) де - радіус-вектор, проведений від елемента струму до даної точки; - кут між елементом струму і радіусом-вектором . Закон Біо-Савара-Лапласа та принцип суперпозиції дозволяють отримати вирази для магнітних полів, створених провідниками різних конфігурацій.Циркуляцією вектора по деякому замкненому контуру l називається інтеграл виду Ця фізична величина описується однойменною теоремою: циркуляція вектора напруженості магнітного поля по довільному замкненому контуру дорівнює алгебраїчній сумі всіх струмів, охоплених цим контуром, .Нехай у магнітному полі з індукцією знаходиться лінійний елемент струму . На цей елемент з боку поля діє сила, величина і напрямок якої визначаються законом Ампера: (4.18) або, в скалярній формі, , (4.19) де - кут між напрямком струму в провіднику і напрямком магнітного поля. На електричний заряд, що рухається в магнітному полі, діє сила, перпендикулярна як до швидкості заряду, так і до ліній магнітної індукції; вона називається силою Лоренца і визначається за формулоюЯк відмічалось у § 4.4, на провідник зі струмом, вміщений в магнітне поле, діє сила Ампера. Зокрема, така сила буде діяти на провідник зі струмом з боку магнітного поля іншого струму. На струм діє сила Ампера з боку магнітного поля, створеного струмом Аналогічно, на перший струм з боку магнітного поля другого струму діє силаМагнітним потоком через деяку площадку DS називається скалярна фізична величина, що дорівнює § 4.1), то стає очевидним фізичний зміст магнітного потоку: він чисельно дорівнює кількості ліній магнітної індукції, що перетинають дану площадку.Нехай у магнітному полі індукцією під дією сили Ампера переміщується провідник зі струмом (мал.4.13). Нехай тепер у магнітному полі переміщується контур зі струмом з положення 1234 у положення , як показано на мал.4.14. Роботу переміщення контура зі струмом можна розглядати як суму робіт переміщення його сторін: . (4.32) тобто робота переміщення контура зі струмом у магнітному полі дорівнює добутку сили струму в контурі на зміну магнітного потоку через площу контура. Він установив закон, згідно якому е.р.с. індукції, що виникає в контурі, дорівнює швидкості зміни магнітного потоку через поверхню, обмежену цим контуром: ; (4.33) це - миттєве значення е.р.с. індукції.Провідник зі струмом завжди оточений магнітним полем, причому магнітне поле зявляється і зникає разом із виникненням та зникненням електричного струму. Оскільки магнітне поле, як і електричне, володіє енергією, то очевидно, що енергія магнітного поля дорівнює роботі, виконаній джерелом при створенні цього струму. Розглянемо контур індуктивністю L, по якому тече струм силою І. Власний магнітний потік . При зміні сили струму на DI магнітний потік змінюється на DФ .Це явище називають намагнічуванням, а відповідне тіло - магнетиком. Магнітне поле в магнетику складається з двох частин: поля макрострумів, що течуть по провідниках, з індукцією і власного поля , створеного мікрострумами середовища. В молекулах речовини циркулюють замкнені струми; кожен такий струм має магнітний момент; у відсутності зовнішнього магнітного поля молекулярні струми, внаслідок теплового руху молекул, орієнтовані хаотично і створене ними середнє поле дорівнює нулю. У зовнішньому полі магнітні моменти молекул орієнтуються переважно вздовж напрямку (в деяких речовинах, так званих діамагнетиках,-проти зовнішнього поля), внаслідок чого речовина намагнічується. Феромагнетики відрізняються від парамагнетиків і діамагнетиків рядо
План
ЗМІСТ
Передмова
Розділ IV. Магнетизм. Електромагнітні коливання і хвилі
§ 4.1. Магнітне поле і його характеристики. Дія магнітного поля на контур зі струмом. Магнітний момент контура. Принцип суперпозиції
§ 4.2. Закон Біо-Савара-Лапласа для елемента струму. Магнітне поле прямолінійного та колового струмів
§ 4.3. Теорема про циркуляцію вектора . Поле соленоїда
§4.4.Дія магнітного поля на струм, закон Ампера. Сила Лоренца
§4.5. Магнітна взаємодія струмів
§ 4.6. Магнітний потік
§ 4.7. Робота переміщення провідника та контура зі струмом у магнітному полі
§ 4.8. Явище електромагнітної індукції. Закон Фарадея, правило Ленца. Явище самоіндукції, індуктивність контура (соленоїда). Взаємоіндукція
§ 4.9. Енергія магнітного поля. Густина енергії магнітного поля
§ 4.10. Магнітне поле в речовині
§ 4.11. Вільні електромагнітні коливання
§ 4.12. Згасаючі електромагнітні коливання
§ 4.13. Вимушені електромагнітні коливання
§ 4.14. Електромагнітні хвилі
Розділ V. Оптика. Теорія відносності
§ 5.1. Закони відбивання і заломлення світла. Явище повного внутрішнього відбивання
§ 5.2. Тонкі лінзи
§ 5.3. Інтерференція світла
§ 5.4. Дифракція світла
1. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля
2. Дифракція Фраунгофера
3. Дифракція рентгенівських променів
§ 5.5. Поляризація світла
Типи поляризації. Поляризація при відбиванні
2. Поляризація при подвійному променезаломленні. Поляроїди і поляризаційні призми
