11. Явление электромагнитной индукции

11.1. Что показали опыты Фарадея, в которых наблюдалось возбуждение тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока,

пронизывающего контур? В чём сущность явления электромагнитной индукции?

11.2. В чём состоит закон Фарадея и правило Ленца для электромагнитной индукции, и как они вытекают из закона сохранения и превращения энергии? В связи с этим внимательно рассмотрите количественные рассуждения Гельмгольца, доказывающие это фундаментальное заключение. Уясните, что Фарадей сделал крупнейшее открытие, заключающееся в том, что электрическое поле может быть образовано не только электрическими зарядами, но и переменным магнитным полем.

11.3. В чём состоит явление самоиндукции? Как формулируется закон Фарадея для самоиндукции? Как используется это явление в технике? От чего зависит индуктивность контура? Докажите, что самоиндукция является частным случаем электромагнитной индукции.

11.4. Почему при внесении массивных проводников в переменное магнитное поле они нагреваются? Какова природа индукционных токов Фуко? Какое практическое применение в металлургии и металлообработке имеет индукционный нагрев?

11.5. В чём состоит явление взаимной индукции? От чего зависит коэффициент взаимной индукции контуров? Как используется явление взаимной индукции в технике?

11.6. Как вычисляется энергия магнитного поля? На примере соленоида рассмотрите вопрос об энергии магнитного поля электрического тока, найдите выражение для объёмной плотности энергии магнитного поля.

12. Основы электромагнитной теории поля

12.1. Что называется током смещения и какими свойствами он обладает?

12.2. В чём проявляется взаимосвязь электрического и магнитного полей? Какими свойствами обладает электромагнитное поле, как форма материи? Какой вид имеют уравнения Максвелла? Нужно чётко знать, что магнитное и электрическое поля, находятся в неразрывной электродинамической связи. В чём смысл гипотезы Максвелла?

13. Колебания и волны

13.1. Собственные незатухающие гармонические колебания. Какие процессы называются колебательными? Как и по каким признакам классифицируются колебания?

13.2. Необходимо рассмотреть собственные, свободные незатухающие гармонические колебания систем с сосредоточенными параметрами, такие, когда вся масса сосредоточена в одной точке (математический маятник),

вся упругость - в данной пружине (пружинный маятник), вся ёмкость - в конденсаторе, индуктивность в катушке (колебательный контур). Процессы, протекающие в этих системах, описываются одинаковыми дифференциальными уравнениями. Необходимо провести аналогию между механическими и электромагнитными колебаниями. Основными кинематическими параметрами колебательных процессов любой природы являются: амплитуда, период, частота, фаза: Выяснить их физический смысл. Движение под действием упругой (или квазиупругой) силы описывается линейным однородным дифференциальным уравнением. Решая это уравнение, необходимо убедиться, что смещение изменяется со временем по закону косинуса (синуса), т.е. движение системы действительно гармоническое. Рассмотрите кинетическую, потенциальную и полную энергию гармонического колебания.

13.3. Какие колебания являются затухающими? Какой вид имеют дифференциальные уравнения для механических и электромагнитных затухающих колебаний? С какой частотой они совершаются? Каков период колебаний? Как меняется амплитуда затухающих колебаний со временем? Что называется логарифмическим декрементом затухания и добротностью контура.

13.4. Какие колебания являются вынужденными? Рассмотреть получение вынужденных механических и электромагнитных колебаний. Каковы их особенности? В чём сущность явления механического резонанса и резонанса тока и напряжения? Какой вид имеют резонансные кривые? При какой частоте наступает резонанс? Каково применение резонанса в технике?

13.5. Необходимо уяснить сложение колебаний с разными и равными частотами (вдоль одной прямой и взаимно перпендикулярные). Что представляют собой биения? Когда получаются фигуры Лиссажу?

13.6. Какой вид имеет уравнение плоской бегущей волны? Получить волновое уравнение необходимо уяснить, что уравнение волны определяет смещение любой точки среды как функцию координат и времени. Что называется вектором Умова? Рассмотреть явление интерференции упругих волн и механизм образования стоячей волны, обратив внимание на отсутствие в ней переноса энергии.

13.7 Что собой представляет электромагнитная волна? Как ориентированы относительно друг друга и относительно направления распространения волны векторы напряженности электрического и магнитного полей? Обратите внимание, что электромагнитные поля, существующие в отсутствие зарядов, называются электромагнитными волнами. С какой скоростью они распространяются?

13.8. Каким вектором описывается перенос энергии электромагнитными волнами? От чего он зависит?

13.9. На какие диапазоны подразделяется шкала электромагнитных волн? Какие диапазоны этой шкалы используются для изучения внутренней структуры и электронного строения металлов и сплавов?