
- •1. Теплота и работа. Первое начало термодинамики.
- •2. Первое начало термодинамики при изохорическом, изобарическом и изотермическом процессах.
- •3. Теплоёмкость тела и вещества.
- •4. Адиабатический процесс. Уравнение Пуассона.
- •5. Политропические процессы.
- •6. Второе начало термодинамики. Обратимые и необратимые термодинамические процессы.
- •7. Круговой процесс. Тепловые и холодильные машины.
- •8. Идеальная тепловая машина Карно и её кпд.
- •9.Понятие об энтропии. Энтропия идеального газа. Статистическое истолкование второго начала термодинамики. Теорема Нернста.
- •10. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Изотермы Ван-дер-Ваальса.
- •11. Экспериментальные изотермы реального газа. Опыт Эндрюса.
- •1 2. Понятие фазовых переходов. Критические параметры и их связь с поправками Ван-дер-Ваальса.
- •13. Внутренняя энергия реального газа.
- •14. Эффект Джоуля-Томпсона.
- •15. Электрический заряд. Свойства электрического заряда. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона.
- •16. Электростатическое поле. Напряженность электростатического поля. Силовые линии. Принцип суперпозиции электростатических полей.
- •17. Поток вектора напряженности электростатического поля. Теорема Гаусса для электростатического поля в вакууме в интегральной и дифференциальной формах.
- •18. Работа по перемещению электрического заряда в электростатическом поле.
- •19. Теорема о циркуляции вектора напряженности электростатического поля в интегральной и дифференциальной формах.
- •20. Потенциал. Разность потенциалов. Принцип суперпозиции для электростатических потенциалов.
- •22. Электрический диполь. Электрический момент диполя. Напряженность и потенциал поля диполя.
- •23. Диполь во внешних однородном и неоднородном электростатических полях. Энергия диполя во внешнем электростатическом поле.
- •26. Вектор поляризации. Диэлектрическая восприимчивость полярных и неполярных диэлектриков.
- •27. Теорема Гаусса для электростатического поля в диэлектрике. Вектор электрического смещения.
- •28. Диэлектрическая проницаемость среды. Условия на границе раздела двух диэлектрических сред.
- •29. Сегнетоэлектрики. Диэлектрический гистерезис. Температура Кюри.
- •30. Электрическое поле внутри проводника и вблизи его поверхности. Электростатическая защита.
- •31. Электроемкость уединенного проводника и конденсатора. Электроемкость уединенного проводящего шара.
- •32. Конденсаторы (плоский, сферический, цилиндрический) и их соединения.
- •33. Энергия системы зарядов, проводника и конденсатора. Объемная плотность энергии электрического поля.
- •34. Условия существования и характеристики постоянного электрического тока.
- •35. Законы Ома в интегральной и дифференциальной формах.
- •36. Работа и мощность тока. Закон Джоуля-Ленца в интегральной и дифференциальной формах.
- •37. Магнитное поле. Вектор магнитной индукции. Линии магнитной индукции.
- •38. Принцип суперпозиции магнитных полей. Закон Био-Савара-Лапласа.
- •39. Расчет магнитных полей прямого проводника с током бесконечной и конечной длины.
- •40. Магнитное поле движущегося электрического заряда.
- •41. Циркуляция вектора магнитной индукции. Теорема и циркуляции вектора магнитной индукции в вакууме в интегральной и дифференциальной форме.
- •42. Магнитное поле тороида и соленоида.
- •43. Магнитный поток. Теорема Гаусса для магнитного поля в интегральной и дифференциальной формах.
- •44. Сила Ампера. Взаимодействие параллельных проводников с током.
- •45. Магнитный момент контура с током. Механический момент, действующий на контур с током в однородном магнитном поле.
- •46. Работа перемещения проводника и контура с током в магнитном поле.
- •47. Сила Лоренца. Масс-спектрометрия.
- •48. Эффект Холла.
- •49. Опыты Фарадея. Закон электромагнитной индукции. Вихревое электрическое поле. Токи Фуко.
- •50. Явление самоиндукции. Индуктивность.
- •51. Энергия контура с током. Энергия и объёмная плотность энергии магнитного поля.
- •52. Атом в магнитном поле. Магнитные моменты электронов и атомов. Орбитальный и спиновой магнитные моменты.
- •53. Намагниченность. Микротоки и макротоки. Магнитная восприимчивость и магнитная проницаемость среды.
- •54. Типы магнетиков. Магнитная восприимчивость диамагнетиков и парамагнетиков.
- •55. Элементарная теория диа- и парамагнетизма.
- •56. Ферромагнетики. Магнитный гистерезис. Точка Кюри.
- •57. Вихревое электрическое поле. Ток смещения. Первое и второе уравнения Максвелла в интегральной форме.
- •58. Полная система уравнений Максвелла для электромагнитного поля в интегральной и дифференциальной формах. Материальные уравнения. Граничные условия.
- •59. Электромагнитные волны. Волновое уравнение. Основные свойства электромагнитной волны.
- •60. Энергия электромагнитной волны. Вектор Умова — Пойнтинга.
- •61. Интенсивность света при суперпозиции двух монохроматических волн. Интерференция света.
- •62. Время и длина когерентности. Способы получения когерентных волн.
- •6 3. Интерференция света на тонких пленках. Интерференционные приборы.
- •64. Явление дифракции света и условия её наблюдения. Принцип Гюйгенса-Френеля.
- •65. Метод зон Френеля.
- •66. Дифракция Френеля на круглом отверстии и диске.
- •67. Дифракция Фраунгофера на одной щели и на дифракционной решетке.
- •68. Дифракция рентгеновских лучей на кристаллической решетке.
- •69. Спектральные приборы. Разрешающая способность оптических приборов.
- •70. Естественный и поляризованный свет. Поляризация света при отражении и преломлении. Закон Брюстера.
- •71. Двойное лучепреломление. Поляризаторы. Закон Малюса.
28. Диэлектрическая проницаемость среды. Условия на границе раздела двух диэлектрических сред.
Напряженность результирующего поля внутри диэлектрика равна:
г
де
ε – диэлектрическая проницаемость
среды. Диэлектрическая проницаемость
вещества ε – это физическая величина,
которая показывает, во сколько раз
напряженность электрического поля в
диэлектрике меньше напряженности
электрического поля в вакууме.
С помощью теоремы о циркуляции вектора напряженности E и теоремы Гаусса для вектора электрического смещения D получим условия, устанавливающие взаимосвязь между характеристиками электростатического поля на границе двух диэлектриков. Применим теорему о циркуляции вектора напряженности E по замкнутому контуру L, который вытянут вдоль границы раздела диэлектриков. Будем стягивать этот контур к границе так, чтобы длина его участков, пересекающих границу, стремилась к нулю.
В
этом предельном случае вклад в циркуляцию
будут вносить только те участки контура,
которые параллельны границе. Тогда
получим:
Теперь
запишем теорему Гаусса для замкнутой
поверхности S в виде короткого цилиндра.
При уменьшении высоты цилиндра (∆h→
0) поток вектора электрического смещения
D через замкнутую поверхность S будет
определяться только потоком через
верхнее и нижнее основания цилиндра.
При
отсутствии свободных зарядов на границе
диэлектриков (q = 0) получим:
=>
Резюмируя,
можно сказать, что при переходе через
границу раздела двух диэлектриков
нормальная составляющая вектора
электрического смещения Dn и тангенциальная
составляющая вектора напряженности
Eτ изменяются непрерывно. Тангенциальная
же составляю-щая вектора электрического
смещения Dτ и нормальная составляющая
вектора напряженности Enпри
переходе через границу раздела
претерпевают разрыв. Заметим, что при
наличии свободных зарядов на границе
раздела
.
Закон преломления линий вектора
электрического смещения D(линий вектора
напряженности E)
29. Сегнетоэлектрики. Диэлектрический гистерезис. Температура Кюри.
Существует
группа кристаллических диэлектриков,
для которых характерно резкое повышение
диэлектрической проницаемости в
некоторой области температур. Это и
послужило в дальнейшем основанием для
выделения специального класса
диэлектриков – сегнетоэлектриков.
Сегнетоэлектрики отличаются от остальных
диэлектриков рядом характерных
особенностей:
1.
В то время как у обычных диэлектриков
значение диэлектрической проницаемости
ε составляет несколько единиц,
диэлектрическая
проницаемость
сегнетоэлектриков бывает порядка
нескольких тысяч. 2.
Для сегнетоэлектриков отсутствует
линейная зависимость
между вектором поляризации P и вектором
напряженности E электрического поля.
Следовательно, диэлектрическая
проницаемость ε (и диэлектрическая
восприимчивость ӕ) сегнетоэлектрик
ов
оказывается зависящей от напряженности
поля.3.
Для сегнетоэлектриков характерно
явление диэлектрического гистерезиса.
При изменении поля значения поляризованноcти
Р (или электрического смещения D)
сегнетоэлектрика отстают от напряженности
внешнего электрического поля Е, в
результате чего Р (и D) определяются не
только величиной Е в данный момент, но
и предшествующими значениями, т. е.
зависят от предыстории диэлектрика (от
его предшествующих состояний поляризации).
При циклических изменениях поля
зависимость Р от Е изображается кривой
(рис. 2.10.2), называемой петлей
гистерезиса.
При повышении напряженности Е увеличение
поляризованности Р определяется кривой
1, которая нелинейна. Если затем уменьшать
Е, то имеет место «запаздывание» в
уменьшении поляризованности Р (кривая
2). При Е = 0 поляризованность Р =
Рост(остаточная поляризация). Для снятия
остаточной поляризации нужно создать
электрическое поле противоположного
направления (Е = –Ек – коэрцитивная
сила, от лат. coercitio – удерживание).
Дальнейшее уменьшение значения
напряженности приводит к возникновению
поляризации противоположного направления,
а последующее уменьшение модуля Е вновь
характеризуется «запаздыванием» в
изменении значения Р (кривая 3). В
результате периодического изменения
электрического поля Е (от -Е* до Е*) кривые
2, 3 для поляризованности Р образуют
характерную петлю гистерезиса. Кривая
1 называется основной кривой поляризации
сегнетоэлектрика. 4.
Сегнетоэлектрические свойства сильно
зависят от температуры.
При температурах, превышающих определенное
значение Tk , различное для разных веществ,
эти свойства исчезают. При достижении
этой температуры имеет место превращение
сегнетоэлектрика (фазовый переход) в
обычный полярный диэлектрик. Указанная
температура называется температурой
(или точкой) Кюри
(в честь французского физика Пьера
Кюри). 5.
Экспериментальные и теоретические
исследования показали, что поляризация
сегнетоэлектриков
является следствием взаимодействия
всех молекул сегнетоэлектрика, в связи
с чем диполи элементарных ячеек кристалла
выстраиваются в определенном направлении
под действием внутреннего электрического
поля, созданного соседними молекулами
сегнетоэлектрика. При этом образуются
самопроизвольно поляризованные области
– домены, в пределах которых все диполи
ориентированы в одном направлении. Эта
спонтанная (самопроизвольная) поляризация
соответствует минимуму энергии домена.