Вопросы_к экзамену_ТФ-хх-04
.DOCВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ
по физике
для групп ТФ– 1-8 –04 (3 семестр)
Лектор потока – Иванов Д.А.
-
Электрическое поле. Электрический заряд и его основные свойства. Напряженность. Принцип суперпозиции и примеры его применения (поле диполя и заряженной нити). Сила, действующая в электрическом поле на точечный и неточечный заряд. Силовые линии поля. Примеры.
-
Работа сил электростатического поля по перемещению заряда. Потенциальность электростатического поля. Разность потенциалов. Потенциал. Расчет потенциала поля системы точечных зарядов и зарядов, непрерывно распределенных в пространстве. Выбор нулевого уровня потенциала.
-
Интегрально–дифференциальная связь между напряженностью и потенциалом электростатического поля. Эквипотенциальные поверхности и силовые линии электростатического поля, их свойства.
-
Поток вектора напряженности. Теорема Остроградского–Гаусса для электростатического поля в вакууме. Применение теоремы для расчета поля равномерно заряженного по поверхности длинного цилиндра и равномерно заряженной плоскости.
-
Диполь в однородном и неоднородном электростатическом поле. Энергия диполя в поле. Диэлектрики с полярными и неполярными молекулами. Электронная и ориентационная поляризации.
-
Вектор поляризации и его связь с напряженностью поля. Диэлектрическая восприимчивость. Поляризационные заряды на поверхности диэлектрика. Формулировка теоремы Остроградского–Гаусса для электростатического поля в диэлектриках. Пример расчета электрического смещения и напряженности поля в диэлектрике.
-
Электрическое поле в диэлектриках и его характеристики. Свободные и связанные заряды. Вывод теоремы Остроградского–Гаусса для электростатического поля в диэлектриках.
-
Вектор электрического смещения и его связь с напряженностью поля. Граничные условия для векторов и . Преломление силовых линий электрического поля на границе раздела диэлектрических сред.
-
Проводники в электростатическом поле. Электростатическая индукция. Поле внутри проводника и у его поверхности. Распределение зарядов в проводнике. Экранировка и заземление.
-
Электрическая емкость уединенного проводника. Взаимная емкость двух проводников. Конденсаторы. Емкость плоского и сферического конденсаторов. Соединения конденсаторов.
-
Энергия электрического поля заряженного проводника, конденсатора. Объемная плотность энергии. Расчет энергии поля в заданном объеме (пример расчета).
-
Магнитное поле постоянного тока. Магнитная индукция. Принцип суперпозиции магнитных полей. Вихревой характер магнитного поля. Закон Био–Савара–Лапласа и его применение для расчета индукции магнитного поля прямолинейного тока, кругового тока (в центре и на оси).
-
Циркуляция вектора магнитной индукции по замкнутому контуру. Закон полного тока для магнитного поля в вакууме. Применение закона для расчета магнитного поля тороидальной катушки и длинного соленоида.
-
Действие магнитного поля на проводник с током. Закон Ампера. Взаимодействие параллельных токов. Определение единицы силы тока в СИ.
-
Магнитный момент витка с током. Действие однородного и неоднородного магнитного поля на виток с током. Энергия витка с током в магнитном поле.
-
Поток вектора магнитной индукции через поверхность. Теорема Остроградского–Гаусса для магнитного поля. Работа сил магнитного поля по перемещению проводника с током и замкнутого контура с током в магнитном поле.
-
Действие магнитного поля на движущийся заряд. Движение заряда в магнитном поле при различной ориентации вектора скорости заряда относительно линий магнитной индукции. Эффект Холла. Масс-спектрометр.
-
Опыты Фарадея. Явление электромагнитной индукции. Поток вектора магнитной индукции через поверхность. Закон Фарадея–Максвелла и его вывод из электронных представлений и из закона сохранения энергии. Правило Ленца.
-
Явление электромагнитной индукции. Собственный магнитный поток. Потокосцепление. Явление самоиндукции. Собственная индуктивность контура. Вывод собственной индуктивности длинного соленоида и тороидальной катушки.
-
Явление электромагнитной индукции. Взаимная индукция. Взаимная индуктивность двух контуров и факторы, определяющие ее величину. Пример.
-
Энергия магнитного поля. Объемная плотность энергии магнитного поля. Пример расчета энергии магнитного поля.
-
Магнитное поле в веществе. Макро- и микротоки. Намагниченность. Диамагнитный эффект. Типы магнетиков. Диамагнетизм и парамагнетизм.
-
Ферромагнетики. Опыты Столетова. Природа ферромагнетизма. Кривая намагниченности ферромагнетиков и ее объяснение. Точка Кюри. Магнитный гистерезис и его объяснение. Коэрцитивная сила и остаточная магнитная индукция.
-
Закон полного тока в магнитных средах. Примеры его применения. Напряженность магнитного поля и ее связь с магнитной индукцией. Относительная магнитная проницаемость вещества.
-
Граничные условия для векторов и . Преломление линий магнитной индукции на границе раздела магнитных сред.
-
Система уравнений Максвелла в интегральной форме, физический смысл каждого уравнения. Ток смещения.
-
Система уравнений Максвелла в дифференциальной форме, физический смысл каждого уравнения.
-
Гармонические электромагнитные колебания. Процесс возникновения собственных колебаний в контуре. Дифференциальное уравнение незатухающих колебаний и его решение. Формула Томсона. Превращение энергии при колебаниях в идеальном контуре.
-
Затухающие электромагнитные колебания. Дифференциальное уравнение колебаний и его решение. Характеристики затухающих колебаний: коэффициент затухания, логарифмический декремент, добротность контура.
-
Вынужденные колебания. Резонанс. Резонансные кривые для силы тока в последовательном контуре и напряжения на конденсаторе.
-
Волновые процессы. Продольные и поперечные волны. Уравнение бегущей волны и его характеристики: волновое число, скорость, длина волны. Волновое уравнение.
-
Электромагнитные волны. Вывод волнового уравнения для электромагнитных волн. Основные свойства электромагнитных волн.
-
Какие методы расчета напряженности электростатического поля вам известны? В чем заключаются преимущества и недостатки каждого из методов? Приведите примеры их использования.
-
Какие методы расчета потенциала электрического поля вам известны? В чем заключаются преимущества и недостатки каждого из методов? Приведите примеры их использования.
-
Какой физический смысл имеют выражения , ? Почему силовые линии электростатического поля перпендикулярны эквипотенциальным поверхностям?
-
В каком случае для расчета напряженности электростатического поля удобно использовать теорему Остроградского–Гаусса?
-
Постройте график зависимости .
-
Объясните, чем отличаются различные типы поляризации диэлектриков. Для каких веществ характерен каждый тип поляризации?
-
Изобразите качественно силовые линии электростатического поля в диэлектрике с относительной диэлектрической проницаемостью .
-
Объясните, почему напряженность электростатического поля в проводнике равна нулю.
-
Объясните, почему силовые линии поля вне проводника перпендикулярны его поверхности.
-
Объясните опыт «Клетка Фарадея».
-
Как изменится емкость уединенного проводника, если вблизи него расположить другой большой незаряженный проводник?
-
Объясните сущность физических процессов, происходящих при заземлении проводника, и результаты этих процессов.
-
Объясните опыт «Колесо Франклина».
-
Какие методы расчета индукции магнитного поля вам известны? В чем заключаются преимущества и недостатки каждого из методов? Приведите примеры их использования.
-
В каких случаях для расчета индукции магнитного поля удобно использовать закон полного тока?
-
Объясните температурную зависимость диэлектрической восприимчивости вещества.
-
Какие методы экспериментального определения магнитной индукции вам известны? На каких физических законах они основаны?
-
Объясните результаты опытов Ампера по наблюдению взаимодействия параллельных проводников с токами.
-
Укажите и объясните направление возникающего в контуре индукционного тока.
-
Сравните качественно характер петель гистерезиса у постоянных магнитов и трансформаторной стали.
-
При каких условиях в R,L,C-контуре возможно возникновение собственных колебаний?
-
Изобразите на графике резонансную кривую для последовательного R,L,C-контура с добротностью = 4 и объясните ее вид.
-
Нарисуйте векторную диаграмму для напряжений в последовательном R,L,C-контуре при .
-
Укажите и объясните направление возникающего в контуре индукционного тока.
-
Возможен ли магнитный гистерезис у парамагнетиков и почему?
-
В чем заключаются физические причины появления резонанса при вынужденных электрических колебаниях в колебательном контуре?
-
Опишите характер поведения рамки с током, выполненной из гибкого проводника, расположенной вблизи бесконечно длинного провода с током (рассмотрите различные варианты их взаимного расположения).
-
В чем отличия в объяснении электромагнитной индукции с позиций М.Фарадея и Дж. Максвелла?