Задачи по физике
Добыча глубоко скрытых под землей полезных ископаемых, предсказание землетрясений и извержений вулканов, сохранение экологического равновесия в природе в настоящее время являются важными задачами, стоящими перед человечеством. Для этого нужно было понять Землю, раскрыть тайны ее истории и устройства. Проникнуть в ее сверхсякатые и раскаленные глубины помогает геофизика. Сейсмическая волна, точно луч прожектора, «освещает» земные недра. Изучая отдельные свойства Земли, такие, как магнетизм, силу тяжести тепловой поток, ученые пытаются воссоздать цельную картину внутренней жизни планеты.
Однако далеко не все проблемы удается решить, находясь на Земле. Дело в том, что интенсивные магматические процессы многократно переплавляли материнские породы Земли; вода, ветер, живые организмы стирали следы ее ранней молодости, а тектонические движения, рождение гор, дрейф континентов перекраивали формы ее лика. Чтобы понять раннюю историю Земли, направленность ее развития и предвосхитить будущее, понадобился взгляд на Землю извне, из космоса. Такой «взгляд» дают лунные исследования.
Из предисловия Гильберта: Ввиду того, что при исследовании тайн и отыскании скрытых причин вещей, благодаря точным опытам и опирающимся на них аргументам, получаются более сильные доводы, нежели от основанных на одном только правдоподобии предположений и мнений вульгарных философов, мы поставили себе целью — для выяснения благородной сущности совершенно не известного до сих пор большого магнита, всеобщей матери (Земли), и замечательной и выдающейся силы этого шара — начать с общеизвестных каменных и железных магнитов, магнитных тел и наиболее близких к нам частей Земли, которые можно ощупывать руками и воспринимать чувствами; затем продолжить это при помощи наглядных опытов с магнитами и таким образом впервые проникнуть во внутренние части Земли.
Представленная книга содержит две наиболее значимые работы Франца Ульриха Теодора Эпинуса: «Речь о сходстве электрической силы с магнитною» была как бы предварительным сообщением Эпинуса; за ним последовал изданный в 1759 г. большой трактат: «Опыт теории электричества и магнетизма с приложением двух диссертаций, из коих первая объясняет некоторое электрическое, а вторая некоторое магнитное явление». В истории науки этот трактат признаётся основоположным в деле теоретических исследований электричества и магнетизма. Трактат Эпинуса был напечатан на латинском языке и с тех пор не переиздавался. На новом европейском языке он появляется впервые. Эпинус был одним из первых учёных-электриков, чьи исследования строились не только на опытах и наблюдениях, но и на математических расчётах. Более чем за четверть века до Кулона, Эпинус выдвинул положения, лежащие в основе закона, названного именем французского учёного. Эпинус определённо говорит, что сила взаимодействия электрических зарядов убывает обратно пропорционально квадрату расстояния. Общеизвестно, что открытие явления электростатической индукции принадлежит Эпинусу. С его именем связано и открытие электростатической поляризации диэлектриков. Открытая в 40-х годах XVIII в. лейденская банка (электрический конденсатор) была предметом изучения со стороны виднейших учёных того времени, в том числе и Франклина. Но Эпинус первый дал полное объяснение лейденской банки, указав на некоторые ошибки, допущенные американским исследователем. В трактате Эпинуса имеются места, свидетельствующие о том, что русский академик за сто лет до Феддерсена высказал мысль о колебательном характере разряда лейденской банки. Трактат Эпинуса содержит и чисто магнитные исследования. На основе кропотливых математических расчётов автор разработал превосходные для того времени методы намагничивания магнитных стрелок. Эпинус много; занимался земным магнетизмом и утверждал, что земной шар обладает магнитным ядром. Пользуясь математическим методом, он первый рассчитал, как будет вести себя магнитная ст
Работа Д. К. Максвелла об электричестве и магнетизме впервые была издана в 1873 г. Она содержит созданную Максвеллом теорию электрических и магнитных явлений. Эта теория в настоящее время составляет фундамент современного естествознания. По своему значению для развития науки «Трактат» стоит в одном ряду с «Началами» Ньютона и «Экспериментальными исследованиями» Фарадея. Издание рассчитано на физиков, историков науки и читателей, желающих ознакомиться с основными представлениями теории электромагнитного поля по трудам одного из ее создателей.
Второй том «Трактата» посвящен магнетизму и электромагнетизму. Именно в этом томе Максвелл обосновывает необходимость введения тока смещения, приводит полную систему уравнений электромагнитного поля, указывает на существование электромагнитных волн в вакууме и отождествляет свет с этими волнами. В Приложении приводятся краткие комментарии к обоим томам «Трактата», послесловия редакторов, а также список опубликованных в СССР монографий по электродинамике. Издание рассчитано на физиков, историков науки и читателей, желающих ознакомиться с трудом, давно ставшим классическим и впервые полностью, издающимся на русском языке.
«Под судовым магнетизмом принято понимать магнетизм ферромагнитных (железных и стальных) частей корабля и всего корпуса в целом. Судовой магнетизм возникает под действием земного магнитного поля и формируется во время постройки корабля. Кроме того, на корабле могут быть электрические токи, магнитное поле которых может изменять магнетизм судового железа и накладываться на магнитное поле судна.»
Хотя магниты и были открыты на заре цивилизации, понимание природы магнетизма пришло только после создания квантовой механики.
В книге понятным для учеников старших классов языком объяснено, почему встречаются тела с различными магнитными свойствами, что такое ферро- и антиферромагнетики, за счет каких сил магнитные моменты атомов выстраиваются в определенном порядке. Описаны способы изучения магнитных структур.
Для школьников, преподавателей, студентов.
Цель книги — изложить современное состояние физических представлений о магнитных свойствах различных твердых тел.
В первой части изложены основные сведения об электродинамике, термодинамике и статистической механике магнитных сред; дана также общая классификация магнитных веществ.
Вторая часть книги посвящена физике магнетизма слабомагнитных веществ, не обладающих атомным магнитным порядком, т. е. диа- и парамагнетиков. Здесь рассмотрен диамагнетизм неметаллических тел, магнитные свойства сверхпроводников, парамагнетизм атомов, молекул и кристаллов, магнитные свойства слабомагнитных металлов и полупроводников; рассмотрен электронный парамагнитный резонанс (ЭПР), гальвано- и терромагнитные свойства, магнетооптические явления и методы магнитного охлаждения тел.
Третья часть посвящена описанию сильно магнитных веществ, обладающих атомным магнитным порядком, т. е. ферро-, ферри- и антиферромагнетиков. Здесь дано качественное описание ферро- и антиферромагнетиков, теория молекулярного поля, квантовая теория ферро- и антиферромагнетиков — d- и f- металлов и сплавов; приводится основное положение доменной теории, некоторые виды кривых намагничивания, проблемы магнетодинамики ферромагнетиков, немагнитные свойства магнито-упорядоченных веществ. В конце книги описаны ядерные эффекты в веществах с атомным магнитным порядком.
Предлагаемая книга отличается от традиционных курсов электричества и магнетизма дедуктивным методом изложения: автор прежде всего дает основы представления о поле, о его источниках и вихрях, и с позиций теории векторного поля излагает весь дальнейший материал.
Такое построение курса позволяет при сравнительно небольшом объеме книги рассмотреть широкий круг вопросов, охватываемых современной теорией электричества и магнетизма и электронной теорией. Подробно рассмотрена электронная теория металлов, полупроводников, диэлектриков и плазмы.
Книга рассчитана на студентов первых курсов и учителей, а также на школьников, избравших физику своей будущей специальностью.