Общие понятия. Физические поле – особая форма материи, связывающая частицы вещества в единую систему и передающая действие одних частиц на другие

Геофизические поля

Физические поле – особая форма материи, связывающая частицы вещества в единую систему и передающая действие одних частиц на другие, т.е. в поле осуществляется взаимодействие частиц.

Стационарные поля – в каждой точке характеристики поля не меняются; нестационарные – F(x y z τ). Важное свойство поля: связь между значениями поля в некоторой точке и в соседней проста. Поля можно рассматривать как математические функции координат и времени.

Основная характеристика поля – сила, с которой оно действует на единичную массу (магнитную массу, электрический заряд). Это напряженность поля (Е, Н_т, g). Это векторная величина, которая направлена в сторону действия силы. Такие поля называются силовыми. Всякое силовое поле определяется ускорением в каждой точке пространства, т.е. силой, действующей на единичную массу, помещенную в эту точку (F – вектор). Так как для определения F необходимо знать все три проекции на ортогональные оси, что представляется обычно сложной задачей, при изучении полей используют скалярную величину – потенциал или потенциальную функцию (U).

По определению – U – это такая функция, частные производные которой по осям координат равны проекциям силы (ускорения) на эти оси.

∂U/∂x = F_x, ∂U/∂y = F_y, ∂U/∂z = F_z

U полностью характеризует силовое поле. Физический смысл потенциала – это работа, совершаемая силой при перемещении единичной массы из бесконечности, в которой U = 0, в данную точку поля. Эта работа равна значению потенциала в данной точке.

dU = F cos (F, s) ds = F_s ds; F_s = dU/ds, F = – grad U

dU = U(P) - U(∞).

Если движение единичной массы осуществляется под прямым углом к действующей силе, dU = 0 или U(x,y,z) = const – это уравнение некоторой поверхности с постоянным значением потенциала – эквипотенциальная поверхность. В каждой точке этой поверхности сила направлена по нормали к ней. Кривые, касательные к которым совпадают с направлением силы, называются силовыми линиями. Если перемещение единичной массы совершается в направлении, противоположном действующей силе, то F = – dU/dn.

Дата добавления: 2014-01-07