1.2. Физические поля

Поля физические – особая форма материи; система с бесконечно большим числом степеней свободы. Концепция (суть) поля состоит в том, что участвующие во взаимодействии частицы (тела) создают в каждой точке окружающего их пространства особое состоянии (поле сил), проявляющееся в силовом воздействии на другие частицы (тела), помещаемые в какую-либо точку этого пространства.

В макромире существенное значение имеют гравитационное и электромагнитное взаимодействия. Этим взаимодействиям соответствуют:

- гравитационное поле;

- электромагнитное поле.

Гравитационное поле (поле тяготения) есть вид материи, определяющийся во всех точках векторной величиной, оказывающей силовое воздействие на медленно (по сравнению со скоростью света) движущуюся массу.

Электромагнитное поле есть вид материи, определяющийся во всех точках двумя векторными величинами, которые характеризуют две его стороны «электрическое поле» и «магнитное поле», оказывающий силовое воздействие на заряженные частицы, зависящее от скорости и значения их заряда.

Электрическое поле создается электрическим зарядом.

Магнитное поле создается движущейся заряженной частицей.

Кроме того: Электрическое поле возникает вследствие изменения во времени магнитного поля. Возникновение магнитного поля является результатом изменения во времени электрического поля (см.2.4).

Электрический заряд – это свойство тел и частиц характеризующее их взаимосвязь с собственным электрическим полем, и их взаимодействие с внешним электрическим полем.

Элементарный электрический заряд есть такое же свойство электрона или протона, определяемое для электрона и протона численными значениями, равными по абсолютной величине, но противоположными по знаку (при этом условно отрицательный знак приписывается заряду электрона, а положительный – заряду протона). Элементарный электрический заряд е = 1,60217733(49)×10^-19 Кл.

1.3. Виды и формы энергии.

В зависимости от вида движения и взаимодействия различают виды энергии:

- механическая энергия,

- электромагнитная энергия,

- тепловая энергия,

- энергия света,

- ядерная энергия, и т.д.

Различают также две формы энергии: кинетическая энергия и потенциальная энергия.

Кинетическая энергия является мерой движения материи.

Потенциальная энергия является мерой взаимодействия тел и частиц, неподвижных относительно друг друга.

Единица измерения энергии – джоуль (Дж). Джоуль механической энергии затрачивается при перемещении тела при помощи силы в 1 ньютон на расстояние 1 метр: Дж = Н×м

1.4. Механическая энергия в кинетической и потенциальной формах

Кинетическая энергия механической системы – это энергия механического движения этой системы. Она зависит от массы движущегося тела (частицы) и скорости движения:

m –масса движущегося тела, v- скорость его движения.

Потенциальная энергия – механическая энергия системы тел, определяемая их взаимным расположением и характером взаимодействия. Конкретный вид выражения для потенциальной механической энергии зависит от характера силового поля. Например:

Потенциальная энергия тела массой m, поднятого на высоту h над поверхностью земли:

g – ускорение свободного падения (напряженность поля тяготения).

Потенциальная энергия упруго деформированного тела (пружины):

x-деформация под действием силы F, k- коэффициент упругости k = - F/x

Полная механическая энергия системы:

.