- •1. Электрический заряд и его св-ва.З-н сох-ния электричеч. Заряда.З-н Кулона.Диэлектрическа проницаенмость и ее физический смысл.
- •2.Электростатическое поле. Напряженность поля.Поле точечного заряда.
- •3.Энергетическая хар-ка электростатич-го поля-потенциал. Потенциал поля точесного заряда и системы зарядов. Связь между напряженностью электрич.-го поля и потенциалом.
- •4.Работа сил электрического поля по перемещению зарядов. Циркуляция вектора напряженности. Потенциальный характер электрического поля.
- •5.Поток вектора напряженности электрического поля. Теорема Гаусса. Выч-ие напряж-ти поля заряженных сферы и шара с помощью теоремы Гаусса.
- •7.Поляризация диэтриков. Вектор поляризации.Электрический момент диполя.Полярные и неполярные молеулы.
- •Виды диэлектриков. Механизмы поляризации
- •Виды диэлектриков. Механизмы поляризации
- •3. Сегнетоэлектрики
- •9.Проводники в электрическом поле.Элеростатическая защита.Электороемкость проводников.Конденсаторы.Соедения конденсаторов
- •1. Проводники в электростатическом поле
- •2. Электроемкость заряженного проводника. Конденсаторы
- •10.Энергия заряженного проводника.Энергия заряженного конденсатора.Энергия электростатического поля.Обьемная плотноть энергии.
- •12.Основные характеристики электрической цепи:разность потенциалов, электродвижущая сила, напряжение, сопротивление. Зависимость сопротивления от температуры.Сверхпроводимость.
- •13.Законы Ома для участков цепи.Соединение сопротивлений и эдс.
- •14.Работа,мощность и тепловое действие постоянного тока.Закон Джоуля-Ленца.
- •4.3. Соединения сопротивлений
- •15.Разветление цепи.Правило Кирхгофа и их физическое содержание.
- •Правила Кирхгофа для разветвленных цепей
- •16.Работа выхода электронов из металла.Контактная разность потенциаллов.Зконы Вольта.
- •Законы Вольты
- •17.Термоэлектрический эффект.Явление Пельтье.Применение контактных явлений .
- •18.Магнитное поле и его характеристики:магнитная индукция в и напряженность н. Закон Био-Савара-Лапласа.
- •19.Применение закона Био-Савара-Лапласа к расчету магнитных полей токов. Поле прямолинейного и круового проводников с токой.
- •Поле движущегося заряда
- •20.Действие магнитного поля на проводник с током.Сила Ампера. Взаимодествие параллельных токов.Еденица силы тока в си-ампер.
- •21.Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца. Эффект Холла.Циклотрон.
- •3. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца
- •22.Циркуляция вектора индукции магнитного поля. Закон полного тока. Магнитное поле солиноида.
- •23.Магнитный поток.Работа перемещения проводника и контура с током в магнитном поле.
- •Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле
- •24.Явление элктромагнитной индукции.Эдс индукции.Закон Фарадея. Правило Ленца. Практическая значимость явления электромагнитной индукции.
- •25.Явление самоиндукции.Эдс самоиндукции, индуктивность контура. Экстратоки замыкания и размыкаия.
- •Пример. Рассчитать индуктивность длинного соленоида, имеющего n витков, площадь сечения s и длину l.
- •Индуктивность соленоида пропорциональна квадрату числа витков на единицу его длины, объему соленоида и магнитной проницаемости вещества сердечника соленоида.
- •Из аналогии следует физический смысл индуктивности: индуктивность контура является мерой инертности контура по отношению к изменению тока в контуре.
- •26.Взаимоиндукция.Эдс взаимоиндуции.Трансформаторы.
- •Решение уравнения свободных гармонических колебаний (1):
- •32.Переменный ток и его получение. Активное и реактивное сопротивление цепи. Мощность, выделяемого в цепи переменнного тока.
- •33.Токи смещения.Вихревое электрическое поле.Система уравнений Максвелла в интегральной форме.
- •Система уравнений эмп в безындукционном приближении
- •34.Уравнение плоской электромагнитной волны. Скорость распространения электромагнитных волн в средах.
- •35.Энергия электромагнитной волны.Вектор Умова-Пойнтинга. Эксперементальное исследование электроманитных волн. Шкала электромагнитных волн. Открытие радиосвязи а.С.Поповым.
3. Сегнетоэлектрики
Сегнетоэлектриками называются диэлектрики, диэлектрическая проницаемость которых нелинейно зависит от напряженности внешнего поля, т.е. . В них отсутствует прямолинейная зависимость , а имеет место насыщение, при котором вектор поляризации не меняется.
NaKC4H4O64H2O – сегнетова соль; BaTiO3 – титанат бария.
Сегнетоэлектрик представляет мозаику из доменов – областей с различным направлением поляризованности.
РО – остаточная поляризованность;
ЕС – коэрцитивная сила (coercitio – удерживание) это напряженность электрического поля обратного направления для уничтожения остаточной поляризованности.
Применение сегнетоэлектриков
-В конденсаторах в качестве материалов с большими значениями диэлектрической проницаемости .
-Пьезоэлектрики.
В прямом пьезоэффекте при деформировании появляется поляризация в отсутствии внешнего электрического поля.
В обратном пьезоэффекте под действием электрического поля наблюдается деформирование (применяется для генерации ультразвука).
-Электреты – диэлектрики, длительно сохраняющие поляризованное состояние после снятия электрического поля (аналоги постоянных магнитов).
9.Проводники в электрическом поле.Элеростатическая защита.Электороемкость проводников.Конденсаторы.Соедения конденсаторов
1. Проводники в электростатическом поле
Проводником называется среда, в которой имеется достаточное число свободных электрических зарядов. Например, в металлах в 1 см3 содержится около 1023 свободных электронов. В диэлектриках свободных электронов менее 106 в 1 см3, а в хороших диэлектриках менее 103 в 1 см3.
Хорошими проводниками электрического тока являются не только металлы, но еще растворы электролитов и ионизованные газы.
Металлы имеют кристаллическую структуру. В узлах кристаллических решеток металлов находятся положительно заряженные ионы, а валентные электроны могут свободно передвигаться между ними в различных направлениях по всему объему. Совокупность свободных электронов в металле называют электронным газом.
Если проводник поместить в электрическое поле, то свободные электроны перемещаются внутри него под действием поля против силовых линий, пока результирующее поле внутри металла не станет равным нулю. В результате под действием внешнего электрического поля на поверхности пластины появятся индуцированные заряды с поверхностными плотностями и . Электрическое поле индуцированных зарядов компенсирует внешнее электрическое поле, т.е.
, т.к. , то
т.е. электростатическое поле внутри проводника отсутствует, а потенциал проводника является постоянным (проводник эквипотенциален).
У криволинейной поверхности проводника силовая линия напряженности электростатического поля должна быть направлена по нормали к этой поверхности, иначе под действием тангенциальной составляющей поля заряды перемещались бы по проводнику, что противоречит условию (1).
В заряженном проводнике избыточный заряд располагается только на поверхности, т.к. согласно теореме Гаусса для замкнутой области S внутри проводника заряд отсутствует.
.
Пример. Точечный заряд у поверхности Земли. Поскольку силовые линии перпендикулярны эквипотенциальным поверхностям, электрическое поле вблизи проводника должно быть нормально к его поверхности. (Это понятно, так как если бы поле имело касательную составляющую, то электроны двигались бы вдоль поверхности проводника). В качестве примера на рис. 3 показано электрическое поле точечного заряда вблизи поверхности Земли (Земля – роводник)
Электростатическая индукция.
При внесении незаряженного проводника в электростатическое поле носители зарядов приходят в движение. Перераспределение идет до тех пор, пока внутри проводника не будет Е=0, а на поверхности Е=Еn.
Явление, состоящее в электризации незаряженного проводника во внешнем электростатическом поле путем разделения в этом проводнике уже имеющихся в нем в равных количествах положительных и отрицательных зарядов, называется электризацией через влияние или электростатической индукцией.
Индуцированные заряды появляются на проводнике вследствие смещения их под действием поля. При замыкании концов проводника с разноименными зарядами может появиться ток смещения, поэтому вектор на поверхности проводника называется вектором электрического смещения
.
Электростатическая защита
Электростатическая защита объектов (например, приборов) от влияния внешних электростатических полей основана на том, что заряды располагаются на поверхности, а полость в замкнутом проводнике не заряжена (экранирована от внешнего поля). Для электростатической защиты можно использовать не сплошной проводник, а металлическую сетку, которую заземляют, т.е. соединяют с нулевым потенциалом Земли.
Свойство зарядов располагаться на внешней поверхности используется в лектростатических генераторах, применяемых в высоковольтных ускорителях заряженных частиц, а также в слаботочной высоковольтной технике.