У першій частині навчального посібника викладено засадничі фізичні принципи та закони електро- і магнітостатики у вакуумі та середовищах різної природи. Наведено основні математичні означення, теореми, формули, необхідні для побудови теорії. Основну увагу зосереджено на докладному аналізі фізичного змісту явищ електро- і магнітостатики та виробленню навичок розв’язування практичних задач різного рівня складності. Розглянуто історичні етапи розвитку науки про електромагнітні явища і процеси, проаналізовано початкові теорії Ампера, Гаусса, Вебера, Неймана, Грассмана та їх роль у становленні теорії електромагнетизму.
Навчальний посібник призначений для студентів фізико-технічних та інженерно-технічних спеціальностей вищих навчальних закладів. Він може бути корисним також для учнів середніх шкіл, гімназій та коледжів з поглибленим вивченням природничих наук. Посібник стане у нагоді особам, які практично використовують знання з електромагнітних явищ. Цікавий матеріал знайдуть у ньому історики науки і техніки.

ЗМІСТ

Передмова ...................................................................................................................5

Вступ. Розвиток науки про електрику і магнетизм від античності

 до середини XIX сторіччя ...............................................................................7

Розділ 1. Основи електростатики у вакуумі .......................................................33

1.1. Електричний заряд та його фізичні властивості........................................33

1.2. Взаємодія точкових зарядів. Закон Кулона................................................39

1.3. Електростатична взаємодія протяжних заряджених тіл ...........................44

1.4. Електростатичне поле та його характеристики .........................................47

1.5. Електричний диполь. Поле електричного диполя....................................55

1.6. Теорема Гаусса в електростатиці................................................................61

1.7. Окремі застосування теореми Гаусса .........................................................70

Розділ 2. Робота, потенціал та енергія в електростатиці..................................79

2.1. Робота електростатичного поля. Потенціальна енергія............................79

2.2. Потенціал електростатичного поля ............................................................87

2.3. Електростатичний потенціал важливих систем зарядів..........................101

2.4. Мультипольний розклад для потенціалу..................................................111

2.5. Потенціальна енергія системи взаємодіючих зарядів .............................125

Розділ 3 Диференціальна форма рівнянь електростатики у вакуумі ..........131

3.1. Дивергенція поля. Формула Гаусса–Остроградського ..........................132

3.2. Ротор векторного поля. Теорема Стокса ..................................................137

3.3. Основні тотожності та формули векторного аналізу ..............................141

3.4. Диференціальні рівняння електростатики ...............................................145

Розділ 4. Провідники в електростатичному полі ............................................153

4.1. Розподіл надлишкового заряду по поверхні провідника ........................153

4.2. Метод дзеркальних зображень ..................................................................159

4.3. Електрична ємність відокремленого провідника.....................................171

4.4. Ємнісні та потенціальні коефіцієнти системи провідників ....................175

4.5. Конденсатори..............................................................................................178

4.6. Енергія електростатичного поля конденсатора .......................................186

4.7. Основна задача електростатики ................................................................189

Розділ 5. Електростатичні поля у діелектриках...............................................193

5.1. Структурні типи діелектриків ...................................................................194

5.2. Поляризація діелектриків ..........................................................................197

5.3. Діелектрична проникність середовища....................................................202

5.4. Поляризованість середовища. Вектор поляризації..................................207

5.5. Теорема Гаусса для діелектрика. Електричне зміщення.........................211

5.6. Лінійні діелектрики. Діелектрична сприйнятливість..............................216

5.7. Граничні умови на межі контакту двох ізотропних

 діелектричних середовищ..........................................................................220

5.8. Ємність. Діелектричні конденсатори........................................................227

5.9. Поле поляризованого макроскопічного об’єкта ......................................231

5.10. Енергія поля за наявності діелектриків ....................................................235

5.11. Мікроскопічні моделі поляризації діелектриків ......................................240

5.12. Електричні кристали. Сегнетоелектричний ефект ..................................245

4

Розділ 6. Стаціонарний електричний струм.....................................................253

6.1. Густина електричного струму. Сила струму............................................253

6.2. Рівняння неперервності. Стаціонарні струми..........................................260

6.3. Закон Ома для стаціонарного струму провідності ..................................264

6.4. Граничні умови для густини струму на межі контакту

 провідних середовищ .................................................................................275

6.5. Трубка стаціонарного електричного струму. Провідники......................281

6.6. Електрорушійна сила .................................................................................285

6.7. Опір провідників ........................................................................................289

6.8. Робота і потужність струму. Закон Джоуля–Ленца.................................296

6.9. Закони стаціонарного струму в електричних колах................................299

Розділ 7. Магнітне поле стаціонарного електричного струму.......................315

7.1. Електромагнітна взаємодія Біо–Савара....................................................316

7.2. Електромагнітна взаємодія електричних струмів ...................................318

7.3. Магнітне поле. Індукція магнітного поля ................................................328

7.4. Магнітне поле колового струму................................................................339

Розділ 8. Закони магнітостатики у вакуумі ....................................................347

8.1. Циркуляція вектора магнітної індукції. Закон Ампера...........................347

8.2. Окремі застосування закону повного струму ..........................................355

8.3. Потік магнітного поля ...............................................................................360

8.4. Теорема Гаусса в магнітостатиці ..............................................................366

8.5. Векторний потенціал стаціонарного магнітного поля ............................368

8.6. Заключні висновки до розділу...................................................................383

Розділ 9. Магнітні диполі .....................................................................................385

9.1. Магнітний момент плоского контуру зі струмом ...................................385

9.2. Плоский контур зі струмом у магнітному полі........................................388

9.3. Поле магнітного диполя.............................................................................396

9.4. Мультипольний розклад для векторного потенціалу.............................403

9.5. Взаємодія диполя з магнітним полем.......................................................408

9.6. Взаємодія магнітних диполів ....................................................................413

Розділ 10. Магнітні поля у середовищах............................................................415

10.1. Гіпотеза Ампера про внутрішні (молекулярні) струми ........................416

10.2. Намагніченість середовища. Напруженість магнітного поля ..............418

10.3. Діамагнетики. Природа діамагнетизму ..................................................424

10.4. Парамагнетики. Закон Кюрі ....................................................................430

10.5. Феромагнетики. Природа феромагнетизму............................................433

10.6. Антиферомагнетики та інші типи магнітних структур.........................442

10.7. Гіромагнітні ефекти у макроскопічних тілах.........................................445

Список літератури.................................................................................................451

Іменний покажчик.................................................................................................454

Предметний покажчик .........................................................................................456