Вопросы по электричеству

Вопросы по электричеству Лектор М. Г. Козлов

I Электрическое поле в вакууме

1.Электрический заряд, элементарный заряд, закон сохранения заряда. Закон Кулона, электрическая постоянная.

2.Напряженность электрического поля. Поле точечного заряда. Суперпозиция полей. Поле диполя.

3.Линии напряженности электрического поля. Поток напряженности электрического поля. Теорема Гаусса.

4.Электрическое поле плоскости. Поверхностная плотность заряда. Электрическое поле двух параллельных плоскостей.

5.Электрическое поле цилиндра и двух коаксиальных цилиндрических поверхностей.

6.Электрическое поле сферы и равномерно заряженного шара.

7.Работа сил электрического поля. Работа поля точечного заряда и произвольной системы зарядов. Потенциальность электрического поля. Циркуляция вектора напряженности электрического поля.

8.Потенциал электрического поля. Потенциальная энергия двух зарядов и потенциал поля точечного заряда. Потенциал поля системы зарядов. Работа сил поля, разность потенциалов.

9.Связь напряженности электрического поля с потенциалом, градиент потенциала. Нахождение разности потенциалов по известной напряженности. Разность потенциалов двух заряженных пластин.

10.Эквипотенциальные поверхности, их связь с силовыми линиями, примеры для простых систем (заряд, пара зарядов, плоскость).

IIЭлектрическое поле в диэлектриках

11.Полярные молекулы, электрические дипольные моменты молекул. Поляризуемость молекул.

12.Электрический диполь в однородном и неоднородном электрических полях. Потенциальная энергия диполя. Втягивание диполя в область сильного поля.

13.Поляризация диэлектрика в электрическом поле. Вектор поляризации. Диэлектрическая восприимчивость и ее связь с поляризуемостью молекул. Роль теплового движения молекул в полярных диэлектриках. Перенос заряда при поляризации диэлектрика. Поверхностные заряды.

14.Электрические поля, создаваемые свободными и связанными зарядами. Вектор электрического смещения (электрической индукции). Диэлектрическая проницаемость среды.

15.Поле внутри диэлектрической пластины и диэлектрического шарового слоя.

16.Поведение векторов электрического поля и электрического смещения на границе двух диэлектриков. Преломление линий электрического смещения.

17.Сила, действующая на заряд в диэлектрике: узкая поперечная щель, продольная полость и сферическая полость.

18.Сигнетоэлектрики. Петля гистерезиса. Остаточная поляризация и коэрцитивная сила. Точка Кюри.

19.Пьезоэлектрический эффект. Обратный пьезоэлектрический эффект.

IIIПроводники в электрическом поле

20.Поле внутри и на поверхности проводника. Поверхностный заряд. Эквипотенциальные поверхности, электрическое поле вблизи выступов и впадин проводника.

21.Натекание и стекание зарядов с острия на поверхности проводника. Генератор Ван-де- Граафа.

22.Электрическая емкость (удаленного) проводника. Емкость проводящего шара.

23.Конденсаторы, их емкость. Емкости плоского, цилиндрического и сферического конденсаторов.

24.Последовательное и параллельное соединение конденсаторов. Конденсаторные батареи.

IV Энергия электрического поля

25.Энергия системы из двух, трех и N зарядов.

26.Энергия заряженного проводника и энергия конденсатора.

27.Два способа вычисления силы притяжения между пластинами конденсатора. Механические силы внутри конденсатора.

28.Связь энергии конденсатора с напряженностью поля внутри него. Объемная плотность энергии электрического поля. Энергия электрического поля в диэлектрике. Работа поля по поляризации диэлектрика.

V Постоянный электрический ток

29.Сила тока, единица силы тока Ампер. Средняя скорость зарядов. Плотность тока.

30.Сторонние силы, напряженность и работа сторонних сил. Электродвижущая сила.

31.Закон Ома для однородного участка цепи. Электрическое сопротивление, удельное сопротивление. Дифференциальная форма закона Ома, проводимость. Зависимость сопротивления от температуры. Сверхпроводимость.

32.Закон Джоуля-Ленца. Работа сил электрического поля по переносу зарядов. Удельная мощность тока.

33.Закон Ома для неоднородного участка цепи в интегральной и дифференциальной формах.

34.Разветвленные цепи, узлы и контуры. Правила Кирхгофа.

35.Полезная мощность и КПД источника тока, согласованная нагрузка.

VI Магнитное поле в вакууме

36.Взаимодействие параллельных проводников. Магнитная постоянная. Единица силы тока

— Ампер.

37.Магнитный момент контура с током. Действие магнитного поля на контур, магнитная индукция. Силовые линии магнитной индукции. Единица магнитной индукции Тесла.

38.Закон Био-Саварра. Магнитное поле движущегося заряда.

39.Магнитное поле прямого тока. Магнитное поле на оси кругового тока. Силовые линии магнитного поля витка с током и двух коаксиальных витков с током.

40.Циркуляция магнитной индукции прямого тока. Циркуляция магнитной индукции вдоль контура охватывающего несколько токов и не охватывающего токи.

41.Магнитное поле соленоида. Полубесконечный соленоид. Тороидальный ток.

VII Магнитное поле в веществе

42.Магнитные моменты молекул. Магнетики. Магнитное поле в магнетике, макро и микро токи. Вектор намагничивания.

43.Поток и циркуляция магнитной индукции в магнетике. Напряженность магнитного поля, его циркуляция.

44.Магнитная восприимчивость и магнитная проницаемость среды.

45.Цилиндрический проводник в однородном магнитном поле. Поверхностная плотность тока. Магнитная индукция и магнитная напряженность внутри проводника.

46.Поведение магнитной индукции и напряженности магнитного поля на границе двух магнетиков. Преломление линий магнитной индукции. Сравнение с электростатикой — сходства и различия.

VIII Действие магнитного поля на токи и заряды

47.Сила, действующая на ток в магнитном поле. Закон Ампера. Направление силы. Сила Лоренца.

48.Контур с током в магнитном поле - момент силы. Рамка с током в поле силы тяжести. Поведение контура в неоднородном поле. Работа по повороту в магнитном поле.

49.Электромагнитная индукция. Закон Фарадея. Вихревое электрическое поле. Правило Ленца.

50.Индуктивность. Взаимная индуктивность. Трансформатор. Расчет погонной индуктивности для двухпроводной линии и коаксиального кабеля. Линия передачи сигнала. Аналогии между электрическим и магнитным полями. Индуктивность в электрической цепи. Энергия магнитного поля.

51.Парамагнетики, диамагнетики и ферромагнетики. Гистерезис. Ячейки памяти. Точка Кюри.

52.Электрический ток в металлах и полупроводниках. Движение заряженных частиц в электрическом и магнитном полях. Эффект Холла.

53.Уравнения Максвелла. Потенциальное и вихревое поля.

54.Уравнение Д’Аламбера. Плоская электромагнитная волна. Фаза волны, длина волны, волновое число, волновой фронт.

55.Дисперсия. Волновой пакет. Фазовая и групповая скорости. Волноводы и типы электромагнитных волн.