- •1) Электрические свойства тел. Закон сохранения электрического заряда.
- •2)Закон Кулона.
- •3)Напряженность электростатического поля. Принцип суперпозиции электростатических полей.
- •4)Поток вектора напряженности. Теорема Остроградского-Гаусса для электростатического поля в вакууме.
- •5)Применение теоремы Остроградского-Гаусса к расчету электростатических полей тел различной формы.
- •6)Работа по перемещению заряда в электростатическом поле.
- •7)Циркуляция вектора напряженности электростатического поля. Признак потенциальности поля.
- •8)Потенциал электростатического поля.
- •9)Напряженность как градиент потенциала. Эквипотенциальные поверхности.
- •10)Электрический диполь. Типы диэлектриков.
- •11)Свободные и связанные заряды. Поляризация диэлектриков.
- •12)Напряженность поля в диэлектрике.
- •13) Электрическое смещение. Теорема Остроградского-Гаусса для электростатического поля в диэлектрике.
- •14)Условия на границе раздела двух диэлектриков.
- •15) Сегнетоэлектрики. Пьезоэлектрический эффект.
- •16) Проводники в электростатическом поле. Поле внутри проводника и у его поверхности.
- •17) Распределение зарядов в проводнике.
- •18)Электроемкость уединенного проводника.
- •19) Конденсаторы. Соединение конденсаторов.
- •20)Энергия электростатического поля.
- •21) Сила и плотность тока. Электродвижущая сила и напряжение.
- •22) Закон Ома для однородного участка цепи. Сопротивление проводников.
- •23) Работа и мощность тока.
- •24) Закон Джоуля-Ленца.
- •25)Закон Ома для неоднородного участка цепи.
- •26) Правила Кирхгофа для разветвленных цепей.
- •27.Классическая электронная теория проводимости металлов.
- •28) Объяснение законов Ома, Джоуля-Ленца и Видемана-Франца из электронных представлений.
- •29)Температурная зависимость сопротивления металлов. Сверхпроводимость.
- •30) Контактная разность потенциалов. Законы Вольта.
- •31)Термоэлектрические явления Зеебека, Пельтье и Томсона.
- •32) Электролиз. Законы Фарадея.
- •33) Несамостоятельный газовый разряд.
- •34) Самостоятельный газовый разряд и его виды.
- •36. Магнитное поле и его характеристики.
- •37. Закон Био-Савара- Лапласа и его применение к расчету магнитного поля.
- •38) Закон Ампера. Взаимодействие параллельных токов.
- •39)Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца.
- •40)Ускорители заряженных частиц. Эффект Холла.
- •41)Циркуляция вектора магнитной индукции и ее применение к расчету магнитного поля.
- •42. Поток вектора магнитной индукции. Теорема Гаусса о потоке вектора магнитной индукции.
- •43. Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле.
- •44. Явление электромагнитной индукции. Опыты Фарадея. Закон Фарадея. Правило Ленца.
- •45) Индуктивность контура. Явление само- и взаимоиндукции.
- •46)Энергия магнитного поля. Объемная плотность энергии.
- •47)Магнитные моменты электронов и атомов. Гиромагнитное отношение.
- •48)Диа- и парамагнетизм. Намагниченность.
- •49) Магнитное поле в веществе. Ферромагнетики и их свойства.
- •50)Основы теории Максвелла для электромагнитного поля. Вихревое электрическое поле. Ток смещения.
- •51) Уравнения Максвелла для электромагнитного поля в интегральной форме.
- •52) Электромагнитные волны и их свойства. Энергия электромагнитных волн. Вектор Умова-Пойтинга.
43. Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле.
Допустим, что провод с током может свободно перемещаться во внешнем магнитном поле. Это можно осуществить с помощью скользящих контактов между концами провода и остальными участками замкнутой цепи. Внешнее поле будем предполагать однородным и перпендикулярным к плоскости контура. При указанных на рисунке направлениях тока и поля сила будет направлена вправо и равна f = iBl где l – длина перемещающегося участка тока. На пути ds эта сила совершит над проводником работу dA = fdS = iBldS, Произведение lds равно заштрихованной площади, a BldS – потоку магнитной индукции dФ через эту площадку. Поэтому можно написать, что dA = idФ , где dФ – поток магнитной индукции, пересекаемый проводником при его движении. Полученный нами результат легко обобщить на случай неоднородного поля. Для этого нужно разбить проводник на участки dl и сложить элементарные работы, совершаемые над каждым участком (в пределах каждой малой площадки dlds магнитную индукцию можно считать постоянной). Если вектор В образует с нормалью к контуру угол α, отличный от нуля, направление силы составит с направлением перемещения также угол α (f перпендикулярна к В) и
dA = f cosα ds = iBnl ds, где Bn = В cosα – составляющая вектора В по направлению нормали к площадке lds. Произведение Bnlds есть dФ – поток, пересекаемый проводником. Таким образом и в этом случае мы приходим к формуле dA = idФ .Заметим, что работа dA = idФ совершается не за счет магнитного поля (сила Лоренца работы над зарядами не совершает), а за счет источника, поддерживающего ток в контуре. Далее будет показано, что при изменениях потока магнитной индукции, пронизывающего контур, в этом контуре возникает э. д. с. индукции .Следовательно, в этом случае источник тока, кроме работы, затрачиваемой на выделение ленц – джоулева тепла, должен совершать дополнительную работу против э. д. с. индукции, определяемую выражением , которое совпадает с dA = idФ, Найдем работу, совершаемую над замкнутым контуром с током при его перемещении в магнитном поле. Вначале предположим, что контур, перемещаясь, остается все время в одной плоскости. Силы, приложенные к участку контура 1–2, образуют с направлением перемещения острые углы. Следовательно, совершаемая ими работа А1 положительна. Согласно формуле dA = idФ эта работа пропорциональна силе тока в контуре i и пересеченному участком 1–2 потоку магнитной индукции. Участок 1–2 пересекает при своем движении поток Ф0 через заштрихованную поверхность и поток Фк, пронизывающий контур в его конечном положении. Таким образом. A1 = i(Ф0 + Фк) . Силы, действующиена участок контура 2–1, образуют с направлением перемещения тупые углы. Поэтому совершаемая ими работа А2 отрицательна. Абсолютная величина ее пропорциональна потоку, пересекаемому участком 2–1, который слагается из Ф0 и Фн – потока, пронизывающего контур в начальном положении. Следовательно, A2 = i(Ф0 + Фн).Работа, совершаемая над всем контуром, равна
А=А1 + А2 = i(Ф0 + Фк) – i(Ф0 + Фн) = i(Фк – Фн) Разность магнитного потока через контур в конце перемещения Фк и потока в начале Фн дает приращение потока через контур ΔФ. Таким образом, А = i ΔФ. При выводе формулы А = i ΔФ мы сделали определенные предположения о характере движения контура. Можно показать, что эта формула остается справедливой при любом движении контура в произвольном магнитном поле. В частности, при повороте контура в однородном поле из положения, в котором векторы рm и В направлены в противоположные стороны, в положение, при котором эти векторы совпадают по направлению, силы поля совершают над контуром работу A=2iSB (Фн = – BS, вектор В и положительная нормаль имеют противоположные направления, вследствие чего Фн отрицателен; Фк = BS). Учитывая, что iS = рm – магнитному моменту контура, получаем А = 2 pmВ.
Тот же результат получается с помощью выражения (48.6 W = – pm⋅В) для энергии контура в магнитном поле: А = Wн – Wк = pmВ – (–pmВ) = 2 pmВ.