ebook Feynmana wykłady z fizyki. Tom 2.1. Elektryczność i magnetyzm, elektrodynamika R.P. Feynman, R.B. Leighton, M. Sands

Wydawca: Wydawnictwo Naukowe PWN

Rok wydania: 2014

Słynny podręcznik, pierwotnie przeznaczony dla studentów Kalifornijskiego Instytutu Technologicznego, następnie przekształcony przez współpracowników autora, Roberta B. Leightona i Matthew Sandsa, w najbardziej niezwykły podręcznik fizyki, jaki został kiedykolwiek napisany. Jego oryginalność polega nie tylko na nietradycyjnym doborze materiału i niekonwencjonalnym porządku jego wyłożenia. Począwszy od praw Newtona, przez szczególną teorię względności, optykę, mechanikę statystyczną i termodynamikę wykłady te są pomnikiem jasności wykładu oraz głębokiej intuicji i gruntownej znajomości zagadnienia. Autor ukazuje fizykę niejako in statu nascendi, wciąga czytelnika w odkrywanie prawidłowości rządzących przyrodą. Na kartach książki Feynmana fizyka przestaje być zbiorem praw o bloczkach, dźwigniach i pryzmatach, a staje się tym, czym jest w rzeczywistości – fascynującą opowieścią o pięknie praw przyrody.

Ta książka to rodzaj podstawowego przewodnika po fizyce dla studentów fizyki i dziedzin pokrewnych, nauczycieli i pracowników naukowych, dla wszystkich interesujących się fizyką.

Obecne, nowe wydanie milenijne oferuje lepszą typografię, rysunki, skorowidze oraz poprawki autoryzowane przez Kalifornijski Instytut Technologiczny (szczegóły można znaleźć na stronie www.feynmanlectures.info).

Richard P. Feynman był profesorem fizyki w Kalifornijskim Instytucie Technologicznym od 1951 do 1988 roku. W 1965 roku otrzymał Nagrodę Nobla za wkład w rozwój elektrodynamiki kwantowej. Dzięki swoim popularnym książkom stał się jedną z najbardziej lubianych postaci XX stulecia.

Robert B. Leighton był fizykiem i astronomem, cenionym wykładowcą i autorem podręczników, wieloletnim profesorem Kalifornijskiego Instytutu Technologicznego.

Matthew Sands był profesorem Kalifornijskiego Instytutu Technologicznego, zastępcą dyrektora Stanford Accelerator Center i prorektorem do spraw nauki Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Cruz. Stanął na czele programu reform studiów licencjackich w Kalifornijskim Instytucie Technologicznym i doprowadził do powstania Feynmana wykładów z fizyki.

Spis treści ebooka Feynmana wykłady z fizyki. Tom 2.1. Elektryczność i magnetyzm, elektrodynamika

Spis rzeczy części 2 tomu II IX

O Richardzie P. Feynmanie XI

Przedmowa do Nowego wydania milenijnego XIII
Wspomnienie o wykładach Feynmana XIV
Historia erraty XV
Jak powstało to Nowe wydanie milenijne XVII
Podziękowania XVIII

Przedmowa Feynmana XXI

Słowo wstępne XXV

Od wydawnictwa (do wydań z lat 1968, 2001, 2007) XXVII

Od wydawnictwa do Nowego wydania milenijnego XXIX

1. Elektromagnetyzm 1

1.1 Siły elektryczne 1
1.2 Pola elektryczne i magnetyczne 5
1.3 Wielkości charakteryzujące pola wektorowe 6
1.4 Prawa elektromagnetyzmu 8
1.5 Czym są pola? 12
1.6 Elektromagnetyzm w nauce i technice 14

2. Rachunek różniczkowy pól wektorowych 16

2.1 Co to znaczy „rozumieć” w fizyce 16
2.2 Pola skalarne i wektorowe – T i h 17
2.3 Pochodne pól – gradient 20
2.4 Operator ∇ 23
2.5 Operacje algebraiczne z operatorem ∇ 24
2.6 Równanie różniczkowe przepływu ciepła 26
2.7 Drugie pochodne pól wektorowych 27
2.8 Pułapki 30

3. Rachunek całkowy wektorów 32

3.1 Całki wektorowe, całka krzywoliniowa z ∇ѱ 32
3.2 Strumień pola wektorowego 34
3.3 Strumień wypływający z kostki, twierdzenie Gaussa 37
3.4 Przewodnictwo cieplne, równanie dyfuzji 39
3.5 Krążenie pola wektorowego 42
3.6 Krążenie po obwodzie kwadratu, twierdzenie Stokesa 44
3.7 Pola bezwirowe i bezzródłowe 46
3.8 Streszczenie 48

4. Elektrostatyka 49

4.1 Statyka 49
4.2 Prawo Coulomba, zasada superpozycji 51
4.3 Potencjał elektryczny 54
4.4 E= –∇ᵠ 57
4.5 Strumień wektora E 58
4.6 Prawo Gaussa, dywergencja pola E 61
4.7 Pole ładunku kulistego 63
4.8 Linie sił pola, powierzchnie ekwipotencjalne 64

5. Zastosowanie prawa Gaussa 66

5.1 Elektrostatyka – to prawo Gaussa plus 66
5.2 Równowaga w polu elektrostatycznym 66
5.3 Równowaga przewodników 68
5.4 Trwałość atomów 69
5.5 Pole ładunku liniowego 69
5.6 Warstwa naładowana, pole pomiędzy dwiema warstwami 71
5.7 Kula naładowana, warstwa kulista 72
5.8 Czy pole ładunku punktowego jest dokładnie opisane przez funkcję 1/r²? 73
5.9 Pola przewodnika 76
5.10 Pole we wnęce przewodnika 78

6. Pole elektryczne w różnych warunkach (I) 80

6.1 Równania potencjału elektrostatycznego 80
6.2 Dipol elektryczny 81
6.3 Uwagi dotyczące równań wektorowych 84
6.4 Potencjał dipolowy jako gradient 85
6.5 Przybliżenie dipolowe dla dowolnego rozkładu ładunków 87
6.6 Pola przewodników naładowanych 89
6.7 Metoda obrazów 90
6.8 Ładunek punktowy w pobliżu płaszczyzny przewodzącej 91
6.9 Ładunek punktowy w pobliżu kuli przewodzącej 93
6.10 Kondensatory, płyty równoległe 95
6.11 Wyładowania wysokiego napięcia 97
6.12 Jonowy mikroskop polowy 98

7. Pole elektryczne w różnych warunkach (II) 100

7.1 Metody znajdowania pola elektrostatycznego 100
7.2 Pola dwuwymiarowe, funkcje zmiennej zespolonej 102
7.3 Oscylacje plazmy 105
7.4 Cząstki koloidalne w elektrolicie 109
7.5 Pole elektrostatyczne siatki przewodzącej 112

8. Energia elektrostatyczna 114

8.1 Energia elektrostatyczna ładunków. Kula jednorodna 114
8.2 Energia kondensatora. Siły działające na naładowane przewodniki 116
8.3 Energia elektrostatyczna kryształu jonowego 119
8.4 Energia elektrostatyczna w jądrze atomowym 122
8.5 Energia w polu elektrostatycznym 126
8.6 Energia ładunku punktowego 130

9. Elektryczność w atmosferze 131

9.1 Gradient potencjału elektrycznego atmosfery 131
9.2 Prądy elektryczne w atmosferze 132
9.3 Pochodzenie prądów elektrycznych w atmosferze 135
9.4 Burze 137
9.5 Mechanizm separacji ładunku 140
9.6 Błyskawica 145

10. Dielektryki 148

10.1 Stała dielektryczna 148
10.2 Wektor polaryzacji P 150
10.3 Ładunki polaryzacyjne 152
10.4 Równania elektrostatyki dla pól z dielektrykami 155
10.5 Pola i siły w dielektrykach 157

11. Wewnątrz dielektryków 161

11.1 Dipole cząsteczkowe 161
11.2 Polaryzacja elektronowa 162
11.3 Cząsteczki polarne, orientacja polaryzacji 165
11.4 Pola elektryczne we wnękach dielektryka 167
11.5 Stała dielektryczna cieczy, równanie Clausiusa–Mossottiego 170
11.6 Dielektryki stałe 171
11.7 Ferroelektryczność, BaTiO₃ 172

12. Analogie do elektrostatyki 178

12.1 Takie same równania mają takie same rozwiązania 178
12.2 Przepływ ciepła, ładunek punktowy w pobliżu nieskończonej płaszczyzny ograniczającej 179
12.3 Napięta membrana 184
12.4 Dyfuzja neutronów, jednorodne źródło kuliste w jednorodnym ośrodku 186
12.5 Bezwirowy przepływ cieczy, opływanie kuli 189
12.6 Jednorodne oświetlenie płaszczyzny 192
12.7 „Podstawowa jedność” przyrody 194

13. Magnetostatyka 197

13.1 Pole magnetyczne 197
13.2 Prąd elektryczny, zasada zachowania ładunku 198
13.3 Siła magnetyczna działająca na prąd 199
13.4 Pole magnetyczne prądu stałego, prawo Ampère’a 200
13.5 Pole magnetyczne przewodu prostoliniowego oraz solenoidu, prądy atomowe 203
13.6 Względność pól magnetycznego i elektrycznego 205
13.7 Przekształcenie prądów i ładunków 211
13.8 Zasada superpozycji, reguła prawej reki 213

14. Różne przykłady pola magnetycznego 214

14.1 Potencjał wektorowy 214
14.2 Potencjał wektorowy znanych prądów 218
14.3 Przewód prostoliniowy 219
14.4 Długi solenoid 220
14.5 Pole małej pętli, dipol magnetyczny 223
14.6 Potencjał wektorowy obwodu 225
14.7 Prawo Biota–Savarta 226

15. Potencjał wektorowy 228

15.1 Siły działające na pętlę z prądem, energia dipola 228
15.2 Energia mechaniczna i elektryczna 231
15.3 Energia prądów stałych 235
15.4 Pole B a pole A 236
15.5 Potencjał wektorowy a mechanika kwantowa 239
15.6 To, co jest słuszne w statyce, nie jest słuszne w dynamice 247

16. Prądy indukowane 251

16.1 Silniki i prądnice 251
16.2 Transformatory i indukcyjności 255
16.3 Siły działające na prądy indukowane 257
16.4 Elektrotechnika 261

17. Prawa indukcji 265

17.1 Fizyka indukcji 265
17.2 Wyjątki od „reguły strumienia” 267
17.3 Przyspieszanie cząstek w indukowanym polu elektrycznym, betatron 269
17.4 Pewien paradoks 271
17.5 Prądnica prądu zmiennego 273
17.6 Indukcja wzajemna 276
17.7 Samoindukcja 279
17.8 Indukcyjność a energia magnetyczna 281

18. Równania Maxwella 286

18.1 Równania Maxwella 286
18.2 Jaki sens ma nowy wyraz 289
18.3 Całość fizyki klasycznej 292
18.4 Podróżujące pole 293
18.5 Prędkość światła 297
18.6 Rozwiązywanie równań Maxwella, potencjały i równanie falowe 299

19. Zasada najmniejszego działania 303

19.1 Wykład specjalny 303
19.2 Uwaga dodana po wykładzie 322

20. Rozwiązania równań Maxwella w próżni 324

20.1 Fale w próżni, fale płaskie 324
20.2 Fale trójwymiarowe 333
20.3 Wyobraźnia naukowa 336
20.4 Fale kuliste 339

21. Rozwiązania równań Maxwella z ładunkami i prądami 344

21.1 Światło a fale elektromagnetyczne 344
21.2 Fale kuliste pochodzące ze źródła punktowego 346
21.3 Ogólne rozwiązanie równań Maxwella 349
21.4 Pola oscylującego dipola 350
21.5 Potencjały poruszającego się ładunku, ogólne rozwiązanie Lienarda i Wiecherta 356
21.6 Potencjały dla ładunku poruszającego się ze stałą prędkością. Wzór Lorentza 360

Wykaz oznaczeń 363
Skorowidz nazwisk 367
Skorowidz rzeczowy 369