Магнитное поле в веществе
Намагничивание вещества. Магнитные моменты атомов. Намагниченность. Напряженность магнитного поля. Магнитная проницаемость. Основные уравнения магнитостатики в веществе. Граничные условия на поверхности раздела двух магнетиков. Магнитные цепи. Технические приложения законов магнитостатики.
Виды магнетиков. Пара- и диамагнетики. Ферромагнетики. Домены. Спиновая природа ферромагнетизма и ее объяснение на основе квантовых представлений. Точка Кюри. Магнитный гистерезис. Ферриты. Магнитострикция ферромагнетиков. Магнитный метод охлаждения. Применение магнитных материалов.
Электромагнитная индукция
Явление электромагнитной индукции. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца. Токи Фуко. Скин-эффект. Ускоритель заряженных частиц – бетатрон. Явление самоиндукции. Индуктивность. Токи при включении и отключении источника ЭДС в электрическую цепь. Явление взаимной индукции. Взаимная индуктивность. Энергия магнитного поля. Плотность энергии магнитного поля. Работа перемагничивания ферромагнетика.
Уравнения Максвелла. Электромагнитные волны
Фарадеевская и максвелловская трактовки явления электромагнитной индукции. Вихревое электрическое поле. Ток смещения. Система уравнений Максвелла в интегральной и дифференциальной формах. Инвариантность уравнений Максвелла относительно преобразований Лоренца. Относительность разделения электромагнитного поля на электрическое и магнитное поля.
Волновое уравнение для электромагнитного поля. Плоская электромагнитная волна. Основные свойства электромагнитных волн. Энергия электромагнитной волны. Поток энергии. Плотность потока энергии. Вектор Умова-Пойнтинга. Излучение диполя.
Электромагнитные колебания
Колебательный контур. Дифференциальное уравнение колебательного контура. Свободные электрические колебания в колебательном контуре. Вынужденные электрические колебания. Электрический резонанс. Переменный ток. Закон Ома для цепи переменного тока. Импеданс.
Электроны в кристаллах
Элементы зонной теории кристаллов. Зонная структура энергетического спектра электронов. Уровень Ферми, поверхность Ферми. Число электронных состояний в зоне. Заполнение зон: металлы, полупроводники, диэлектрики.
Электропроводность металлов. Носители заряда в металлах. Недостаточность классической электронной теории. Электронный ферми-газ в металле. Носители тока как квазичастицы. Электронные теплоемкость и теплопроводность. Явление сверхпроводимости. Понятие о высокотемпературной сверхпроводимости. Туннельный контакт. Эффект Джозефсона и его применение. Квантование магнитного потока.
Электропроводность полупроводников. Собственные и примесные полупроводники. Понятие о p-n переходе. Полупроводниковый диод и транзистор и их вольтамперные характеристики. Фотоэлектрические явления в полупроводниках. Контактные явления двух металлов. Термо-ЭДС. Термопара.
Жидкие кристаллы. Типы жидких кристаллов: нематики, холестерики, смектики. Примеры жидких кристаллов. Фазовые диаграммы. Упругие свойства нематиков. Поведение в электрическом и магнитном полях. Дисплеи на жидких кристаллах. Применение жидких кристаллов в технике. Полимеры.