- •Электрический заряд и его свойства. Закон сохранения электрического заряда. Электрический заряд и его свойства.
- •2) Электрический заряд дискретен;
- •Закон сохранения электрического заряда.
- •Закон Кулона
- •Электростатическое поле
- •Напряженность поля
- •Графическое изображение электростатических полей
- •Принцип суперпозиции
- •Электрический диполь.
- •Дипольный момент
- •Поведение диполя во внешнем электрическом поле.
- •Поток вектора напряженности. Теорема Остроградского-Гаусса для электростатического поля в вакууме. Поток вектора напряженности.
- •Теорема Остроградского-Гаусса для электростатического поля в вакууме
- •Теорема о циркуляции вектора напряженности электростатического поля.
- •Вещество в электрическом поле.
- •Типы диэлектриков
- •Поляризация диэлектриков.
- •Поляризованность, диэлектрическая восприимчивость вещества, относительная диэлектрическая проницаемость.
- •Вектор электрического смещения
- •Поток вектора электрического смещения
- •Теорема Гаусса для электростатического поля в диэлектрике
- •Сегнетоэлектрики
- •Точка Кюри
- •Электрический гистерезис
- •Пьезоэлектрический эффект.
- •Проводники в электростатическом поле.
- •Типы проводников
- •Напряженность поля внутри проводника и вблизи его поверхности.
- •Электростатическая индукция
- •Энергия заряженного уединенного проводника и заряженного конденсатора
- •Энергия электростатического поля
- •Объемная плотность энергии
- •Постоянный электрический ток.
- •Условия существования тока в проводнике
- •Характеристики тока
- •Сторонние силы
- •Электродвижущая сила
- •Напряжение
- •Разность потенциалов
- •Сопротивление и его зависимость от температуры
- •Сверхпроводимость
- •16. Работа и мощность тока. Закон Джоуля – Ленца в интегральной и дифференциальной форме
- •18. Правила Кирхгофа для разветвленных цепей. Узел. Правила для токов и э.Д.С. При применении правил Кирхгофа.
- •19. Опыт Эрстеда. Магнитное поле и его характеристики. Вектор индукции магнитного поля и его направление
- •20.Закон Био-Савара-Лапласа и его применение к расчету магнитных полей. Принцип суперпозиции
- •21. Закон Ампера. Взаимодействие параллельных токов
- •22. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца. Движение заряженных частиц в магнитном поле. Ускорители заряженных частиц.
- •23. Эффект Холла.Холловская разность потенциалов.Постоянная Холла
- •24. Закон полного тока для магнитного поля в вакууме. Применение теоремы о циркуляции вектора для расчета магнитных полей: магнитное поле прямого тока и соленоида
- •25. Поток магнитной индукции. Теорема Гаусса для магнитного поля. Потокосцепление.
- •26. Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле.
- •27 .Явление электромагнитной индукции. Опыты Фарадея. Закон Фарадея-Максвелла. Правило Ленца. Природа электромагнитной индукции в движущихся и неподвижных проводниках
- •28. Принцип действия генератора переменного тока. Вращение рамки в магнитном поле. Обратимость процесса превращения механической энергии в электрическую.
- •29. Индуктивность контура. Самоиндукция. Токи при замыкании и размыкании цепи. Время релаксации.
- •30. Взаимная индукция. Трансформаторы: устройство и принцип работы. Типы трансформаторов.
- •31. Энергия магнитного поля, связанная с контуром. Объемная плотность энергии
- •32. Магнитные моменты электронов и атомов
- •33 Намагниченность. Магнитное поле в веществе Связь между намагниченностью и напряженностью магнитного поля. Магнитная восприимчивость. Магнитная проницаемость вещества.
- •34 Закон полного тока для магнитного поля в веществе (теорема о циркуляции вектора ).
- •35 Пара- и диа- магнетики
- •36 Ферромагнетики и их свойства
- •37. Вихревое электрическое поле
- •38. Ток смещения
- •39. Уравнения Максвелла в интегральной форме.
- •1. ; 2.;
- •3. ; 4..
- •40. Уравнения Максвелла в дифференциальной форме
- •41. Уравнение гармонических колебаний
- •Упругие волны
- •42. Затухающие колебания
- •15.2. Вынужденные колебания
- •43 .Колебательный контур. Уравнение колебательного контура
- •44. Свободные затухающие колебания
- •45. Вынужденные электрические колебания
- •46. Электрический резонанс. Резонансные кривые
31. Энергия магнитного поля, связанная с контуром. Объемная плотность энергии
Рассмотрим контур индуктивностью L, по которому течет ток I. С этим контуром связан магнитный поток .
При изменении тока на dI магнитный поток меняется на .
Для изменения магнитного потока надо совершить работу.
Тогда работа по созданию магнитного потока равна:
.
Магнитное поле появляется и исчезает вместе с появлением и исчезновением тока в проводнике. Следовательно, энергия магнитного поля, связанного с контуром равна работе, которая затрачивается током на создание этого поля.
. (20)
Исследование свойств переменных магнитных полей, в частности распространения электромагнитных волн, явилось доказательством того, что энергия магнитного поля локализована в пространстве.
Введем объемную плотность энергии – энергию единицы объема. Магнитное поле соленоида однородно и сосредоточено внутри соленоида, поэтому энергия распределена в нем с постоянной объемной плотностью ω:
. (23)
Эта формула справедлива и для неоднородных магнитных полей.
Сравнение объемных плотностей энергий электростатического и магнитного полей:
- объемная плотность энергии электростатического поля, - объемная плотность энергии магнитного поля.
Эти формулы аналогичны, если электрические величины заменить магнитными.
32. Магнитные моменты электронов и атомов
Орбитальный магнитный момент электрона . Наличие обусловлено тем, что электрон, движущийся по круговым орбитам эквивалентен круговому току:
. (1)
Модуль магнитного момента:
, (2)
где – сила тока;ν – частота вращения электрона по орбите; S – площадь орбиты.
Если электрон движется по часовой стрелке, то ток направлен против часовой стрелки и вектор в соответствии с правилом правого винта направлен перпендикулярно плоскости орбиты электрона вверх вдоль оси вращения.
Орбитальный механический момент электрона . Электрон движется по круговой орбите и обладает механическим моментом импульса . Модуль момента импульса:
, (3)
где ;.
Направление определяется по правилу правого винта (поворот отк).
; .
Связь между векторами и.Из рис. 11.1. видно, что направления ипротивоположны и связаны соотношением:
. (4)
Согласно этому результату было предположено, что электрон наряду с орбитальным моментом обладает еще собственным механическим моментом импульса – спином .
Cчиталось, что спин обусловлен вращением электрона вокруг своей оси, что привело к целому ряду противоречий. В настоящее время установлено, что Спин – неотъемлемое свойство электрона, подобно его массе и заряду. Спину электрона соответствует собственный (спиновый) магнитный момент .
Собственный (спиновый) магнитный момент электрона . - пропорционален и направлен в противоположную сторону:
. (5)
Величина – гиромагнитное отношение спиновых моментов.
Проекция собственного магнитного момента на направление вектора В может принимать только одно из следующих двух значений:
, (6)
где (h – постоянная Планка).
Магнетон Бора
единица магнитного момента электрона.
В общем случае магнитный момент электрона складывается из орбитального и спинового моментов. Магнитный момент атомов складывается из магнитных моментов электронов и магнитного момента ядра. Магнитные моменты ядер в тысячи раз меньше магнитных моментов электронов, поэтому ими пренебрегают.
Таким образом, общий магнитный момент атома (молекулы) равен векторной сумме магнитных моментов (орбитальных и спиновых), входящих в атом (молекулу) электронов:
. (7)
Вывод: магнитные свойства вещества определяются магнитными свойствами электронов и атомов.