
- •1. Фундаментальные физические взаимодействия: гравитационные, электромагнитные, сильные и слабые; основные характеристики и значение в природе. Особая роль электромагнитных взаимодействий.
- •3. Резонансы Шумана:
- •6. Поток и дивергенция векторного поля. Электростатическая теорема Гаусса для вакуума: интегральная и дифференциальная формы теоремы; ее физические содержание и смысл.
- •15. Объемная плотность энергии электрического поля. Механические силы в электростатическом поле: метод виртуальных перемещений; давление электростатических сил.
- •16 Электрическое поле на границе раздела диэлектриков: граничные условия для векторов напряженности электрического поля и электрического смещения; преломление силовых линий электрического поля.
- •17 Механизмы и модели поляризации диэлектриков: неполярные и полярные разреженные и плотные газы; сегнетоэлектрики, пьезоэлектрики и пироэлектрики. Применение диэлектриков в технике.
- •20. Электродвижущая сила. Неоднородный участок линейной цепи постоянного тока: обобщенный закон Ома, правило знаков, баланс мощностей.
- •21. Полная линейная цепь постоянного тока: механизм протекания тока, закон Ома, баланс мощностей, основные режимы работы полной цепи.
- •22. Правила Кирхгофа: физическое обоснование, формулировка, правила знаков; применение для расчета линейных электрических цепей, баланс мощностей.
- •23. Классическая теория проводимости: природа носителей тока в металлах; постулаты теории, дифференциальная форма законов Ома и Джоуля-Ленца.
- •25. Электрические явления в контактах твердых тел одинакового типа проводимости: контактная разность потенциалов; эффекты Пельтье и Зеебека, их применение в технике.
- •26. Электронно-дырочный переход и его основные свойства: вольтамперная характеристика перехода. Биполярные полупроводниковые приборы.
- •27. Эмиссия электронов с поверхности проводящих тел: термоэлектронная, фотоэлектронная, вторичная электронная, автоэлектронная; физическая сущность и основные характеристики.
- •28. Электрический ток в вакууме: уравнение Богуславского-Ленгмюра, формула Ричардсона; вольтамперная характеристика идеального диода. Электронные вакуумные приборы.
- •29. Несамостоятельные газовые разряды: внешний ионизатор; объемная и катодная рекомбинации; вольтамперная характеристика.
- •31. Электрический ток в электролитах: диссоциация и рекомбинация растворенных молекул, степень диссоциации, уравнение Оствальда; удельная проводимость электролитов.
- •32. Электролиз: физическая сущность явления, законы Фарадея для электролиза, постоянная Фарадея. Применение в технике: гальванические покрытия и тонкая очистка металлов.
- •33. Электродные потенциалы: механизмы возникновения и восстановления. Применение в технике: измерение концентрации ионов в растворе, химические источники тока.
- •14. Потенциальная энергия взаимодействия электрических зарядов: система точечных зарядов; система заряженных проводников; энергия заряженного конденсатора.
- •46. Взаимная индукция: физическая сущность явления; взаимная индуктивность двух проводящих контуров, электродвижущая сила взаимной индукции; расчет взаимной
- •49 Объемная плотность энергии магнитного поля. Механические силы в стационарном магнитном поле: метод виртуальных перемещений; давление магнитных сил.
- •56. Метод комплексных амплитуд. Параллельная линейная rlc-цепь синусоидального переменного тока: импеданс, разность фаз, резонансные явления.
- •56. Метод комплексных амплитуд. Параллельная линейная rlc-цепь синусоидального переменного тока: импеданс, разность фаз, резонансные явления.
- •58. Гипотеза Максвелла о токах смещения: физическое обоснование, теорема о циркуляции напряженности магнитного поля по Максвеллу.
- •59. Система уравнений Максвелла: интегральная и дифференциальная формы полевых уравнений, материальные уравнения; физический смысл уравнений, их значение в электродинамике.
- •60. Закон сохранения энергии электромагнитного поля: уравнение непрерывности для электромагнитного поля, вектор Умова-Пойнтинга; перемещение энергии электромагнитного поля в пространстве.
- •61. Волновое движение: физическая сущность и волновое уравнение; анализ уравнений Максвелла на соответствие волновому уравнению.
- •43. Магнитомеханические явления: гиромагнитное отношение, магнетон Бора, ларморова прецессия. Опыт Штерна и Герлаха
- •44. Механизмы и модели намагничивания магнетиков: диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики. Применение магнетиков в технике.
6. Поток и дивергенция векторного поля. Электростатическая теорема Гаусса для вакуума: интегральная и дифференциальная формы теоремы; ее физические содержание и смысл.
Электростатическая теорема Гаусса
Поток векторного поля
Гидростатическая аналогия:
Для электростатического поля:
Поток вектора напряженности электростатического поля через поверхность пропорционален числу силовых линий, которые пересекают эту поверхность
Дивергенция векторного поля
Определение:
Единицы
измерения:
Теорема
Остроградского:
Физический смысл: расходимость вектора, указывает на наличие источников поля
Формулировка:
-Поток вектора напряженности электростатического поля через замкнутую поверхность произвольной формы пропорционален алгебраической сумме электрических зарядов тел или частиц, которые находятся внутри этой поверхности.
Физическое содержание теоремы:
*закон Кулона, поскольку является его прямым математическим следствием;
*полевая трактовка закона Кулона на основе концепции близкодействия электростатических взаимодействий;
*принцип суперпозиции электростатических полей
7.Применение электростатической теоремы Гаусса для расчета электростатических полей: общие принципы; расчет поля равномерно заряженной бесконечно длинной тонкой прямой нити и равномерно заряженной безграничной плоскости.
Применение электростатической теоремы Гаусса
Линейное распределение электрических зарядов
Расчет электростатического поля бесконечно длинной тонкой равномерно заряженной нити:
Алгоритм расчета электростатических полей:
из соображений симметрии системы определяем форму силовых линий поля;
выбираем удобную для нахождения потока форму замкнутой поверхности;
находим поток вектора напряженности электростатического поля через эту поверхность;
находим суммарный электрический заряд, который находится внутри этой поверхности;
подставляем полученные значения в теорему Гаусса и находим напряженность поля
8. Циркуляция и ротор векторного поля. Работа сил электростатического поля: потенциальный характер электростатического поля; разность потенциалов между двумя точками поля, потенциал в заданной точке поля; эквипотенциальные поверхности; расчет потенциала поля, создаваемого неподвижным точечным зарядом; принцип суперпозиции для потенциала.
Потенциал электростатического поля в вакуме
Работа силы:
-криволинейный интеграл.
-
циркуль вектора (интегральная хар.)
;
;
в-диф=бесконечно малому приращению.
Ротор
векторного поля
: (локальная характеристика). Разбираем
поверхность, ограниченную ,
на элементарные площадки
;
-
циркуляция
по
контуру ;
- ротор
вектора.
Rot векторной величины является вектор. Rot – вихрь.
Циркуляция приходящая на поверхность rot=0 когда проекция =0.
Если работа силы = 0, то и rot=0 и циркуляция.
Теорема Стокса:
циркуляция вектора по замкнутому
контуру =потоку. Rot
через поверхность ограниченную этим
контуром.
циркул=0, то поле без вихревое.
Потенцианальный характер электрического поля.
Поскольку работа силы поля по перемещению в нем подобного электрический заряд не зависит от (перемещения) траектория движения, то электрического поля является потенциальной(безвихревым). Работа силы = 0.
только для поля неподвижного точечного заряда.
Разность потенциалов между 2-мя точками поля.
Разностью потенциалов или напряжением между 2-мя точками электростатического поля наз.отношение работы сил поля по перемещению пробного электрического заряда между данными точками к величине пробного заряда:
Потенциал в данной точке поля:
Если электростатическое поле создало точечным электрическим зарядом q тогда
Потенциалом
электростатического поля в точке
называется
отношение работы сил поля по перемещению
пробного электрического заряда из
данной точки в к величине этого пробного заряда:
– потенциал поля в точке определен
только для поля тех зарядов, которые
ограничены в пространстве; если не
ограничены, то
Эквипотенциальной поверхностью наз. совокупность точек поля с равным потенциалом.
Они применяют для графика изображения полей.
Вычисление потенциала:
Если электростатическое поле создано точечным электрическим зарядом q, тогда:
В соответствии с принципом суперпозиции электростатического поля потенциалы должны алгебраически суммированы:
9. Градиент скалярной функции. Связь между напряженностью электростатического поля и его потенциалом: математическая запись и физический смысл для однородного и неоднородного полей; применение для расчета полей. Уравнение Пуассона.
ГРАДИЕНТ ФУНКЦИИ
и
= f(x, у, z),
заданной в некоторой обл. пространства (X
Y Z), есть вектор с
проекциями обозначаемый
символами: grad
гдеi,
j, k —
координатные орты. Г. ф. — есть функция
точки (х,
у, z),
т. е. он образует векторное поле.
Производная в направлении Г. ф. в данной
точке достигает наибольшего значения
и равна:
Уравнение Пуассона— эллиптическое дифференциальное уравнение в частных производных, которое, среди прочего, описывает
*электростатиче ское поле,
*стационарное поле температуры,
*поле давления,
*поле потенциала скорости в гидродинамике.
Это
уравнение имеет вид:
В трёхмерной декартовой системе координат уравнение принимает форму:
Нахождение φ для данного f — важная практическая задача, поскольку это обычный путь для нахождения электростатического потенциала для данного распределения заряда. В единицах системы СИ:
где —
электростатический потенциал
(ввольтах),
—
объёмнаяплотность
заряда (в кулонах на
кубический метр), а
—диэлектрическая
проницаемость вакуума (в фарадах на
метр).