6. Экзаменационные вопросы*)

1. Электрический заряд и его свойства. Закон сохранения заряда. Закон Кулона. Электрическое поле. Напряжённость поля. Напряжённость поля точечного заряда. Принцип суперпозиции.

2. Теорема Гаусса (интегральная и дифференциальная формы). Применения теоремы Гаусса. Теорема Ирншоу.

3. Теорема о циркуляции вектора Е. Потенциал и разность потенциалов. Аддитивность потенциала. Энергия заряда в электрическом поле. Единица потенциала. Потенциалы полей точечного заряда и сферы. Вычисление поля через распределение его потенциала. Эквипотенциальные поверхности.

4. Электрический диполь. Потенциал и поле точечного диполя. Диполь в электростатическом поле. Энергия диполя в поле Е.

5. Сплошной проводник в электростатическом поле. Свободные заряды. Поле у поверхности проводника. Свойства замкнутой проводящей оболочки. Метод изображений.

6. Ёмкость уединённого проводника. Единица ёмкости. Конденсатор. Ёмкости плоского, цилиндрического и сферического конденсаторов. Погонные ёмкости двухпроводной и коаксиальной линий. Энергия заряженного конденсатора. Распределение энергии в электрическом поле.

7. Поляризация диэлектриков. Механизмы поляризации. Пьезоэффект и его применение. Свободные и связанные заряды. Поляризованность диэлектрика. Теорема Гаусса для поля вектора Р. Электрическое поле Е в диэлектрике. Вектор D.

8. Электрическое поле Е в диэлектрике. Вектор D. Связь между векторами Р, Е и D в диэлектриках. Диэлектрическая проницаемость. Ёмкость конденсатора, заполненного диэлектриком. Граничные условия для векторов Е и D. Условия на границе «проводник-диэлектрик».

9. Понятие тока. Плотность тока. Закон сохранения заряда. Законы Ома и Джоуля-Ленца (интегральная и дифференциальная формы).

10. Электродвижущая сила (ЭДС). Обобщённый закон Ома (дифференциальная и интегральная формы). Выходное напряжение генератора.

11. Уравнения Кирхгофа и их вывод из обобщённого закона Ома и из закона сохранения заряда.

12. Постоянный ток в безграничной слабопроводящей среде.

13. Свободные носители заряда в металлах. Механизм электрического сопротивления. Классическая электронная теория металлов и объяснение на её основе законов Ома и Джоуля-Ленца. Затруднения классической теории. Граница применимости закона Ома.

14. Определение магнитного поля (формула Лоренца). Инвариантность заряда и сохранение заряда. Релятивистская природа магнетизма. Формулы преобразования полей при нерелятивистских скоростях.

_______________________

*⁾ В экзаменационный билет входят два теоретических вопроса и одна задача.

15. Определение магнитного поля (формула Лоренца). Действие магнитного поля на ток (сила Ампера). Действие магнитного поля на контур с током. Магнитный момент контура с током.

16. Магнитное поле равномерно движущегося заряда (закон Био-Савара). Магнитное поле тока. Взаимодействие параллельных проводов с токами. Определение ампера. Магнитное взаимодействие движущихся зарядов.

17. Теорема о циркуляции вектора В. Применения теоремы о циркуляции. Основные уравнения магнитостатики для вакуума.

18. Намагничивание вещества. Механизмы намагничивания пара- и диамагнетиков. Магнитное поле в веществе. Вектор Н.

19. Магнитное поле в веществе. Вектор Н. Теорема о циркуляции вектора Н. Связь между векторами М, В и Н у пара- и диамагнетиков. Единицы измерения величин В и Н. Граничные условия.

20. Эффект Холла.

21. Свойства ферромагнетиков. Кривая намагничивания. Магнитная проницаемость. Гистерезис. Ферромагнитные материалы. Потери энергии при перемагничивании. Природа ферромагнетизма.

22. Электромагнитная индукция. Закон Фарадея. Правило Ленца. ЭДС в проводе, движущемся в магнитном поле. Вихревое электрическое поле. Закон электромагнитной индукции в формулировке Максвелла. Проявления электромагнитной индукции: вихревые токи, скин-эффект.

23. Индуктивность контура. Явление самоиндукции. Единицы индуктивности, магнитного потока и магнитного поля в системе СИ. Энергия контура с током. Распределение энергии в магнитном поле. Выражение индуктивности токовой системы через распределение её магнитного поля.

24. Взаимная индукция. Взаимная индуктивность двух контуров. Соединения катушек.

25. Электрическое и магнитное давление.

26. Переменный ток. Условие квазистационарности. Функциональные определения элементов R, L и C. Уравнения Кирхгофа.

27. Понятие колебаний. Амплитуда, частота, фаза. Свободные колебания в идеальном контуре. Превращения энергии в идеальном контуре.

28. Свободные колебания в реальном контуре. Условие и характеристики затухающих колебаний. Апериодический процесс.

29. Понятие о переходных процессах. Переходные процессы при включении и выключении постоянного напряжения на последовательных цепях RC и RL. Перенапряжение.

30. Понятие о переходных процессах. Переходные процессы при включении и выключении постоянного напряжения в последовательной цепи RLC. Напряжение на конденсаторе.

31. Амплитудные и фазовые соотношения для токов и напряжений на элементах R, L и C. Векторные диаграммы. Синусоидальное напряжение на последовательной цепи RLC.

32. Мощность, рассеиваемая на участке цепи переменного тока. Эффективные (действующие) значения периодических величин.

33. Метод комплексных амплитуд. Комплексные сопротивления (импедансы). Соединения импедансов. Уравнения Кирхгофа в комплексной форме.

34. Понятие линейного пассивного двухполюсника. Закон Ома в комплексной форме. Импеданс двухполюсника. Изображение импеданса на комплексной плоскости. Изображение комплексных амплитуд векторными диаграммами.

35. Установившиеся колебания в последовательном контуре: уравнение колебаний, амплитудно-частотная и фазовая характеристики, полоса пропускания (ширина резонансной кривой), резонанс. Использование резонанса при радиоприёме.

36. Установившиеся колебания в параллельном контуре: амплитудные и фазовые соотношения. Резонанс токов.

Свойства реальных элементов R, L и C на сверхвысоких частотах.

37. Гипотеза Максвелла о токе смещения. Примеры, подтверждающие гипотезу Максвелла. Система уравнений Максвелла для вакуума.

38. Система уравнений Максвелла для вакуума. Вырождение системы для случая статических полей. Уравнения Максвелла для вещества. Материальные уравнения.

39. Волновое уравнение. Получение волнового уравнения из уравнений Максвелла. Общее решение одномерного волнового уравнения.

40. Плоские электромагнитные волны. Структура плоских волн. Скорость волн в среде. Поляризация плоских волн.

41. Одномерно волновое уравнение и общий вид его решения. Плоские бегущие синусоидальные волны: вид функции, волновое число,длина волны.

Сферические волны.

42. Стоячие волны: вид функции, узлы и пучности, соотношения между векторами Е и Н.

43. Энергия и поток энергии электромагнитного поля. Вектор Пойнтинга. Интенсивность синусоидальных волн. Давление синусоидальных волн. Примеры.

44. Вектор Пойнтинга. Закон сохранения энергии электромагнитного поля и его непротиворечивость с уравнениями Максвелла. Обобщённое уравнение энергии электромагнитного поля. Примеры процессов, иллюстрирующих уравнение энергии.

45. Генераторы переменного и постоянного напряжения. Электродвигатель постоянного напряжения. Трансформатор и принцип его работы. Согласующий трансформатор.

46. Трёхфазные цепи. Соотношения между линейным и фазным напряжениями.

47. Вращающееся магнитное поле. Асинхронный двигатель.