- •Электрический диполь. Расчет напряженности электрического поля, созданного диполем. Силы, действующие на диполь в электрическом поле.
- •Диэлектрики. Типы диэлектриков. Поляризация диэлектриков, поляризованность. Диэлектрическая восприимчивость. Напряженность электрического поля в диэлектрике.
- •Проводники в электростатическом поле. Поле внутри проводника и на его поверхности. Поверхностная плотность заряда. Напряженность поля на поверхности проводника на примере заряженной сферы.
- •Энергия электростатического поля, объемная плотность энергии. Расчет энергии поля, созданного заряженной сферой радиусом r с зарядом q.
- •Постоянный электрический ток, условия его существования и поддержания. Основные характеристики тока. Закон Ома. Обобщенный закон Ома, падение напряжения. Эдс и ее физический смысл.
- •Магнитное поле. Магнитная индукция как силовая характеристика магнитного поля.
- •Закон Био-Савара-Лапласа. Принцип суперпозиции для магнитного поля. Магнитное поле, созданное прямолинейным проводником конечной длины с током. Поле прямого бесконечного проводника с током.
- •Магнитное поле на оси витка с током. Магнитный момент витка (контура) с током. Контур с током во внешнем магнитном поле.
- •Закон полного тока в вакууме. Расчет магнитной индукции бесконечного проводника с током, длинного соленоида и тороида.
- •Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца. Движение заряженных частиц в магнитном поле. Эффект Холла.
- •Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле (Закон Ампера). Взаимодействие длинного прямого тока и квадратной рамки, обтекаемой током.
- •Магнитный поток. Работа при перемещении проводника и контура с током в магнитном поле.
- •Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея-Максвелла для электромагнитной индукции. Эдс индукции, индуцированный ток, индуцированный заряд.
- •Энергия магнитного поля. Объемная плотность энергии магнитного поля. Расчет энергии магнитного поля.
- •Магнитное поле в веществе. Физическая природа микротоков. Типы магнетиков. Свойства диа- и парамагнетиков.
- •Намагниченность. Магнитная восприимчивость. Закон полного тока для магнитного поля в веществе. Напряженность магнитного поля. Магнитная проницаемость.
- •Ферромагнетики. Магнитный гистерезис. Точка Кюри.
- •Электрическое и магнитное поля на границе раздела двух сред. Физический смысл этих условий.
- •Система уравнений Максвелла в интегральной форме для электромагнитного поля.
- •Электрические колебания в колебательном контуре. Дифференциальное уравнение свободных гармонических колебаний.
- •Затухающие электрические колебания. Дифференциальное уравнение затухающих колебаний. Коэффициент затухания, логарифмический декремент колебаний. Апериодический процесс.
- •Индуктивность и емкость в цепи переменного тока. Реактивное сопротивление. Полное сопротивление цепи. Резонанс токов.
- •Плоская электромагнитная волна, ее свойства. Волновое уравнение.
-
Диэлектрики. Типы диэлектриков. Поляризация диэлектриков, поляризованность. Диэлектрическая восприимчивость. Напряженность электрического поля в диэлектрике.
Диэлектрики – вещества, которые при обычных условиях практически не проводят электрический ток.
Типы диэлектриков:
- поляризованные диэлектрики (возникновение дипольного электрического момента молекул);
- неполярные диэлектрики (неполярные молекулы);
- кристаллические диэлектрики (слабополярные).
Поляризация диэлектрика – состояние вещества, при котором в любом его малом объеме возникает отличный от нуля суммарный дипольный электрический момент молекул.
Поляризованность – отношение электрического дипольного момента малого объема диэлектрика к этому объему (электрический дипольный момент единицы объема вещества):
.
,
– поляризуемость молекулы,
,
,
, – диэлектрическая восприимчивость вещества.
Напряженность электрического поля в диэлектрике
,
– внешнее электрическое поле,
– поле, возникающее вследствие поляризации,
,
,
,
,
поле бесконечной заряженной плоскости:
,
,
,
,
.
-
Вектор электрического смещения. Теорема Гаусса для поля в диэлектрике. Связь электрического смещения с напряженностью поля. Диэлектрическая проницаемость. Пример применения теорема Гаусса к расчету поля в диэлектрике.
,
,
цилиндр площадью основания и образующими , параллельными ,
,
,
,
,
,
,
,
,
.
Вектор электрического смещения:
.
Теорема Гаусса для поля в диэлектрике
Поток вектора электрического смещения через произвольную замкнутую поверхность равен алгебраической сумме свободных зарядов, охваченных этой поверхностью:
.
Связь электрического смещения с напряженностью поля
.
Относительная диэлектрическая проницаемость:
.
.
Относительная диэлектрическая проницаемость равна отношению нормальной составляющей напряженности электрического поля в вакууме к нормальной составляющей напряженности электрического поля в диэлектрике.
Пример применения теорема Гаусса к расчету поля в диэлектрике
Диэлектрический шар, радиус , заряд , относительная диэлектрическая проницаемость – .
,
,
,
,
,
,
,
,
,
, , ,
зависимость имеет разрыв на поверхности шара (при ), так как на этой поверхности находится связанный положительный заряд.
-
Проводники в электростатическом поле. Поле внутри проводника и на его поверхности. Поверхностная плотность заряда. Напряженность поля на поверхности проводника на примере заряженной сферы.
Проводники в электростатическом поле
Проводники – вещества, содержащие свободные носители заряда.
Электростатическая индукция – явление перераспределения свободных зарядов в проводнике под действием внешнего электрического поля.
Поле внутри проводника и на его поверхности
Внутри проводника:
,
,
перераспределение зарядов происходит до тех пор пока
,
.
На поверхности:
,
перпендикулярен к поверхности, потенциал поверхности одинаков во всех точках, поверхность эквипотенциальна.
Поверхностная плотность заряда
,
,
,
,
плотность электрического заряда на поверхности проводника прямо пропорциональна напряженности поля вблизи его поверхности.
Следствие: при переходе через поверхность заряженного проводника напряженность электрического поля изменяется скачком на .
Напряженность поля на поверхности проводника на примере заряженной сферы
Радиус , заряд .
,
,
,
,
,
,
-
Электроемкость уединенного проводника. Взаимная электроемкость двух проводников. Конденсаторы. Электроемкость конденсатора. Пример расчета электроемкости уединенной проводящей сферы и конденсатора.
Потенциал уединенного проводника пропорционален находящемуся на нем заряду:
.
Электроемкость уединенного проводника – физическая величина, равная отношению заряда проводника к его потенциалу в поле этого заряда:
.
Система из двух близко расположенных проводников, заряды которых численно равны, но противоположны по знаку. Разность потенциалов между проводниками пропорциональна заряду:
.
Взаимная электроемкость двух проводников численно равна заряду, который нужно перенести с одного проводника на другой для изменения разности потенциалов между ними на единицу:
.
Конденсатор – система проводников, расположенных и заряженных таким образом, что электрическое поле существует только в пространстве между ними.
Электроемкостью конденсатора – физическая величина, равная отношению заряда конденсатора к разности потенциалов, создаваемой полем этого заряда между его обкладками:
.
Пример расчета электроемкости уединенной проводящей сферы
Радиус , заряд , вакуум.
,
,
,
,
,
,
,
.
Пример расчета конденсатора
Плоский конденсатор.
,
,
,
,
.