- •1. Электрический заряд и его дискретность. Закон сохранения заряда.
- •2. Закон Кулона. Полевая трактовка закона Кулона.
- •3. Напряжённость электрического поля. Принцип суперпозиции.
- •4. Поток вектора напряженности электростатического поля. Теорема Гаусса.
- •5. Работа электростатического поля. Потенциальность электростатического поля.
- •6. Скалярный потенциал. Неоднозначность скалярного потенциала и его нормировка.
- •7. Потенциал точечного заряда, системы точечных зарядов и непрерывного распределения зарядов.
- •8. Связь потенциала электростатического поля с напряжённостью.
- •9. Нахождение электрического поля прямым применением закона Кулона.
- •10. Нахождение электрического поля с использованием теоремы Гаусса.
- •11. Электрическое поле при наличии проводников. Распределение зарядов на поверхности проводника. Поле вблизи поверхности проводника. Электростатическая защита.
- •12. Потенциал проводника. Ёмкость уединённого проводника. Система проводников.
- •13. Конденсаторы и их ёмкость.
- •14. Понятие о методе изображений для решения некоторых электростатических задач.
- •15. Электрическое поле при наличии диэлектриков.
- •16. Диполь в электростатическом поле. Молекулярная картина поляризации диэлектриков.
- •17. Поляризация диэлектриков. Механизмы поляризации. Виды диэлектриков.
- •18. Условия существования электрического тока. Сторонние электродвижущие силы. Источники эдс.
- •19. Закон Ома для замкнутой цепи и участка цепи, содержащего источник эдс.
- •20. Законы Ома и Джоуля-Ленца.
- •21. Правила Кирхгофа.
- •22. Природа носителей заряда в металлах. Классическая теория электропроводности. Зависимость электропроводности от температуры.
- •23. Собственная проводимость полупроводников. Примесная (электронная и дырочная) проводимость. Доноры и акцепторы.
- •24. Механизм электропроводности электролитов.
- •25. Электропроводность газов. Ионизация и рекомбинация ионов. Основные типы газового разряда. Плазменное состояние вещества. Термоэлектронная эмиссия.
- •26. Закон взаимодействия элементов тока. Полевая трактовка законов взаимодействия элементов тока.
- •27. Закон Био-Савара. Вектор магнитной индукции.
- •28. Закон Ампера. Вихревой характер магнитного поля.
- •29. Движение заряжённых частиц в магнитном поле. Сила Лоренца.
- •30. Магнитное поле при наличии магнетиков. Поле элементарного тока. Магнитный момент элементарного тока. Механизмы намагничивания.
- •31. Диамагнетики и парамагнетики. Природа диамагнетизма. Зависимость парамагнитной восприимчивости от температуры. Закон Кюри.
- •32. Закон электромагнитной индукции Фарадея. Правило Ленца.
- •33. Коэффициент индуктивности.
- •34. Явление самоиндукции при замыкании и размыкании электрической цепи.
- •35. Магнитная энергия тока.
- •36. Свободные электрические колебания в колебательном контуре.
- •37. Вынужденные электрические колебания в колебательном контуре.
- •38. Затухающие электрические колебания в колебательном контуре. Цепь с источником переменных сторонних эдс, сопротивлением, ёмкостью и индуктивностью.
- •39. Метод векторных диаграмм.
- •40. Работа и мощность переменного тока.
- •41. Волновые процессы. Механизм образования механических волн в упругой среде. Продольные и поперечные волны. Плоские и сферические волны.
- •42. Синусоидальные (гармонические) волны. Уравнение бегущей волны. Длина волны и волновое число. Волновое уравнение. Фазовая скорость. Энергия волны.
- •43. Шкала электромагнитных волн. Оптический диапазон электромагнитных волн. Структура и свойства плоских электромагнитных волн. Энергия электромагнитных волн.
- •44. Интенсивность. Фотометрические понятия и величины. Энергетические и световые фотометрические величины. Эталон силы света. Соотношения между энергетическими и световыми величинами.
- •45. Принцип суперпозиции волн. Стоячие волны. Биения. Экспериментальные исследования стоячих электромагнитных волн.
- •46. Электромагнитная природа света. Когерентность. Явление интерференции.
- •47. Интерференция когерентных точечных источников. Методы осуществления интерференции. Осуществление интерференции по методу деления волнового фронта. Схемы Юнга, Френеля, Ллойда.
- •48. Осуществление интерференции по методу деления амплитуды. Интерференция в тонких плёнках. «Просветление» оптики.
- •49. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция. Дифракционная решётка. Условия максимумов и минимумов.
- •50. Отражение света на плоской зеркальной поверхности. Отражение света на сферической зеркальной поверхности.
- •51. Основные понятия и законы геометрической оптики.
- •52. Построение изображения в выпуклом зеркале. Формула сферического зеркала.
- •53. Построение изображения в вогнутом зеркале. Формула сферического зеркала.
- •54. Преломление света на границе раздела двух сред. Закон преломления Снеллиуса.
- •55. Преломление света на сферической поверхности. Формула тонкой линзы.
- •56. Оптические приборы; лупа, микроскоп, телескоп. Оптическая схема, увеличение. Разрешающая способность оптических приборов.
- •57. Плоские электромагнитные волны в среде. Поглощение света, законы поглощения.
- •58. Явление дисперсии. Нормальная и аномальная дисперсия.
- •59. Закон Брюстера и его физический смысл. Явление полного внутреннего отражения.
- •60. Поляризация плоских электромагнитных волн. Линейная, циркулярная и эллиптическая поляризация. Закон Малюса. Поляризационные приспособления.
- •61. Вращение плоскости поляризации в кристаллических и аморфных веществах.
- •62. Искусственная анизотропия, вызываемая деформацией, электрическими и магнитными полями.
19. Закон Ома для замкнутой цепи и участка цепи, содержащего источник эдс.
Закон Ома для замкнутой цепи: ток в цепи, содержащей источник тока, прямо пропорционален э. д. с. источника и обратно пропорционален полному сопротивлению цепи.
Если обозначить э. д. с. источника через ξ, его внутреннее сопротивление через r, сопротивление внешней цепи через R, а ток через I, то закон Ома представится следующей формулой:
Закон Ома для участка цепи, содержащего источник ЭДС, позволяет найти ток этого участка по известной разности потенциалов (φа - φс)на концах участка цепи и имеющейся на этом участке ЭДС E:
20. Законы Ома и Джоуля-Ленца.
Закон Ома — физический закон, определяющий связь между Электродвижущей силой источника или напряжением с силой тока и сопротивлением проводника.
Закон Ома для полной цепи:
где:
— ЭДС источника напряжения (В),
— сила тока в цепи (А),
— сопротивление всех внешних элементов цепи (Ом),
— внутреннее сопротивление источника напряжения (Ом).
Часто выражение:
тоже называют «Законом Ома».
Формулировка: Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению данного участка цепи.
Закон Джоуля-Ленца: количество теплоты, которое выделяется в проводнике с током, пропорционально квадрату силы тока, времени его прохождения и сопротивлению проводника.
Закон Джоуля-Ленца в дифференциальной форме можно представить как:
где w — мощность выделения тепла в единице объёма, σ — проводимость среды, Е - напряжённость электрического поля.
21. Правила Кирхгофа.
Первое правило Кирхгофа: алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле, равна нулю.
Первое правило Кирхгофа является следствием закона сохранения заряда, согласно которому ни в одной точке проводника не должны накапливаться или исчезать заряды.
Первое правило Кирхгофа можно сформулировать и так: количество зарядов, приходящих в данную точку проводника за некоторое время, равно количеству зарядов, уходящих из данной точки за то же время.
Второе правило Кирхгофа является обобщением закона Ома. Второе правило Кирхгофа: в любом замкнутом контуре разветвленной цепи алгебраическая сумма ЭДС равна алгебраической сумме произведений токов на сопротивления соответствующих участков этого контура:
Правила Кирхгофа позволяют определить силу и направление тока в любой части разветвленной цепи, если известны сопротивления ее участков и включенные в них ЭДС.
22. Природа носителей заряда в металлах. Классическая теория электропроводности. Зависимость электропроводности от температуры.
Для выяснения природы носителей тока в металлах был поставлен ряд опытов. Опыт Рикке.
Рикке взял три цилиндра два медных и один алюминиевый с тщательно отшлифованными торцами. После взвешивания цилиндры были сложены вместе в последовательности медь - алюминий - медь. Через такой составной проводник непрерывно в течение года пропускался ток одного и того же направления.
За все время через цилиндры прошел заряд, равный . Взвешивание показало, что пропускание тока не оказало на массу цилиндров никакого влияния. При исследовании соприкасавшихся торцов под микроскопом не было обнаружено проникновение одного металла в другой.
Результаты опыта свидетельствовали о том, что перенос заряда в металлах осуществляется не атомами, а какими-то частицами, входящими в состав всех металлов. Чтобы отождествить носители тока в металлах с электронами, нужно было определить знак и числовое значение удельного заряда носителей.
Характер зависимости электропроводности от температуры Т различен у разных веществ. У металлов зависимость σ(Т) определяется в основном уменьшением времени свободного пробега электронов с ростом Т: увеличение температуры приводит к возрастанию тепловых колебаний кристаллической решётки, на которых рассеиваются электроны, и σ уменьшается. При достаточно высоких температурах, превышающих температуру Дебая , электропроводность металлов обратно пропорциональна температуре: σ Электропроводность 1/Т; при Т << σ Электропроводность , однако ограничена остаточным сопротивлением. В полупроводниках σ резко возрастает при повышении температуры за счёт увеличения числа электронов проводимости и положительных носителей заряда — дырок. Диэлектрики имеют заметную электропроводность лишь при очень высоких электрических напряжениях; при некотором значении Е происходит пробой диэлектриков.
Некоторые металлы, сплавы и полупроводники при понижении Т до нескольких градусов К переходят в сверхпроводящее состояние с σ = ∞. При плавлении металлов их электропроводность в жидком состоянии остаётся того же порядка, что и в твёрдом.