|
|
Вещество и поле. Концепции близкодействия и дальнодействияФормами существования материи являются вещество и поле. Под веществом обычно понимают различные частицы и тела, которым присуща масса покоя. Поле (физическое) – особая форма материи, связывающая частицы вещества в единые системы и передающая с конечной скоростью действие одних частиц (тел) на другие. Поля и их кванты массы покоя не имеют, хотя обладают энергией, импульсом и некоторыми другими свойствами. В классической физике поле и вещество противопоставлялись друг другу как две вида материи, у первого из которых структура дискретная, а у второго – непрерывная. Квантовая физика внесла идею о двойственной корпускулярно-волновой природе любого микрообъекта. Поле и вещество нельзя противопоставлять друг другу. Поля входят в структуру вещества: во всех системах внутреннее пространство ”занято” полями, на долю собственно частиц приходится ничтожно малая часть общего объема системы. В свою очередь, квантами полей выступают частицы, относящиеся к веществу. В этой неразрывной взаимосвязи частиц и полей проявляется единство прерывности и непрерывности в структуре материи. После работ Ньютона и триумфа закона всемирного тяготения в науке утвердилась концепция дальнодействия. Согласно этой концепции взаимодействие между телами осуществляется непосредственно через пустое пространство и происходит мгновенно. Открытие и исследование электромагнитного поля привело к представлениям о том, что взаимодействие передается через посредника – электромагнитное поле, распространяющееся в пространстве с конечной скоростью. Скорость распространения электромагнитного поля равна скорости света. Позднее эти представления распространили на любые другие взаимодействия, возникла новая концепция близкодействия. Согласно этой концепции взаимодействие между любыми объектами осуществляется посредством тех или иных полей, которые распространяются в пространстве с конечной скоростью.
Гравитационное поле и его основные характеристики Известно, что все тела в природе притягивают друг друга. Такое притяжение называется гравитационным и описывается законом всемирного тяготения. Гравитационное взаимодействие осуществляется через гравитационное поле. Всякое тело (масса) изменяет свойства окружающего его пространства – создает в нем гравитационное поле. Это поле проявляет себя в том, что помещенное в него другое тело (масса) оказывается под действием силы. Силовой характеристикой гравитационного поля является его напряженность. Напряженностью гравитационного поля называют величину, равную силе, действующей на материальную точку массой 1 кг:
Гравитационное поле является центральным и его можно считать примерно однородным вблизи поверхности Земли. Гравитационное поле можно характеризовать потенциальной энергией W, которой обладает в данной точке поля материальная точка массой 1 кг. Величину φ= W/m называют потенциалом гравитационного поля, это энергетическая характеристика поля. Две характеристики гравитационного поля – напряженность
Гравитационное поле графически изображают с помощью силовых линий и эквипотенциальных поверхностей. Сила гравитационного взаимодействия является консервативной, а гравитационное поле – потенциальным.
3 Электромагнитное поле Электромагнитное поле создается любыми зарядами и проявляется по действию на любой заряд. Электромагнитное поле является суммой электрического и магнитного полей. Исторически сложилось так, что эти поля изучались по отдельности. Электростатическое поле Взаимодействие между покоящимися электрическими зарядами осуществляется через особую форму материи, называемую электростатическим полем. Покоящийся заряд создает в пространстве электростатическое поле, проявляющее себя в силовом действии на любой электрический заряд, помещенный в какую-либо его точку. Опыт показывает, что отношение силы
Электрическое поле можно описать с помощью силовых линий, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора Заряды, помещенные в электростатическое поле, обладают потенциальной энергией. Отношение потенциальной энергии W положительного точечного заряда q, помещенного в данную точку поля, к величине этого заряда является энергетической характеристикой электростатического поля и называется потенциалом: φ = W/q Для графического изображения распределения потенциала электростатического поля, как и в случае поля тяготения, используют эквипотенциальные поверхности. Опытным путем установлено, что для электростатического поля справедлив принцип суперпозиции: электростатическое поле
По электрическим свойствам все вещества подразделяются на проводники, полупроводники и диэлектрики (изоляторы). Вещества, проводящие электрический ток, называются проводниками. Диэлектриками называются вещества, не способные проводить электрический ток. Опыт показывает, что электрическое поле внутри проводника (например, металла) всегда равно нулю. Под действием электрического поля диэлектрик поляризуется и электрическое поле внутри его становится меньше внешнего. Диэлектрической проницаемостью диэлектрика ε называется безразмерная величина, показывающая во сколько раз напряженность электрического поля в диэлектрике Е меньше, чем напряженность электрического поля в вакууме Е 0: ε = Е 0/Е 2 Магнитное поле Опыт показывает, что в пространстве, окружающем токи и постоянные магниты, возникает силовое поле, называемое магнитным. Наличие магнитного поля обнаруживается по силовому действию на внесенные в него проводники с током и постоянные магниты. Электрическое поле действует как на неподвижные, так и на движущиеся в нем электрические заряды. Важнейшая особенность магнитного поля состоит в том, что оно действует только на движущиеся в этом поле электрические заряды. За направление магнитного поля в данной точке принимается направление, вдоль которого свободно устанавливается ось тонкой магнитной стрелки в направлении с юга на север или положительная нормаль к плоскому контуру с током. Количественной характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции B=M max./ p m. Магнитное поле изображают с помощью силовых линий – линий, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора магнитной индукции Все вещества, помещенные в магнитное поле, намагничиваются, т.е. являются магнетиками. В любом теле существуют микроскопические токи, обусловленные движением электронов в атомах и молекулах. Эти токи называются микротоками, в отличие от макротоков, текущих в проводниках. Эти микротоки создают свое магнитное поле и могут поворачиваться в магнитных полях макротоков. В зависимости от поведения в магнитном поле все вещества делятся на диа-, пара- и ферромагнетики. Вещества, намагничивающиеся во внешнем магнитном поле против направления поля, называются диамагнетиками. Атомы диамагнетиков не имеют собственных магнитных моментов. Во внешнем магнитном поле электронные орбиты совершают прецессионное движение вокруг направления внешнего магнитного поля, что эквивалентно круговому току. Так как этот микроток индуцирован внешним магнитным полем, то согласно правилу Ленца, он создает магнитное поле, направленное против внешнего. Такие наведенные поля атомов складываются и создают собственное магнитное поле вещества, ослабляющее внешнее магнитное поле. Вещества, намагничивающееся по направлению внешнего магнитного поля, называются парамагнетиками. У парамагнетиков атомы имеют собственные магнитные моменты. Магнитное поле стремится установить магнитные моменты атомов вдоль Существуют еще сильномагнитные вещества, называемые ферромагнетиками. Намагниченность ферромагнетиков в огромное число раз превосходит намагниченность диа- и парамагнетиков. Важной особенностью ферромагнетиков является существование гистерезиса и остаточной намагниченности (в отсутствии внешнего магнитного поля), что делает возможным изготовление постоянных магнитов. Основы теории ферромагнетизма были созданы Я.И. Френкелем и В. Гейзенбергом (1928).
  ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...  Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...  Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...  Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|
и потенциал φ – связаны между собой соотношением
, действующей на точечный заряд q, помещенный в данную точку электростатического поля, к величине этого заряда для всех зарядов оказывается одинаковым. Это отношение называется напряженностью электрического поля и является его силовой характеристикой:
Силовые линии электростатического поля разомкнуты.
порождаемое несколькими зарядами, равно векторной сумме электростатических полей 
, порождаемых каждым зарядом в отдельности:
.
. Магнитная индукция в данной точке численно равна максимальному вращающему моменту, действующему на плоскую рамку с током с магнитным моментом 1 А×м2: 
. Силовые линии магнитного поля замкнуты.
, тепловое движение стремится разбросать их равномерно по всем направлениям. В результате устанавливается некоторая преимущественная ориентация магнитных моментов вдоль магнитного поля. Диамагнитный эффект наблюдается и в парамагнетиках, но он значительно слабее, поэтому остается незаметным.