Список вопросов для проверки остаточных знаний по курсу общей физики:

Электричество и магнетизм

1. Что такое электрический заряд?

Электрическим зарядом называется свойство тела оказывать силовое действие на расстоянии на другие тела, обладающие тем же свойством. Заряд является источником другого физического объекта – электрического поля.

2. Перечислите основные свойства заряда.

Наличие двух видов электрического заряда (положительного и отрицательного), аддитивность заряда, дискретность, сохранение заряда. Носителем элементарного отрицательного заряда является электрон, носителем элементарного положительного заряда является протон.

3. В каких единицах измеряется электрический заряд?

В системе СИ электрический заряд измеряется в кулонах, в Гауссовой системе заряд измеряется в СГСЭ ед.заряда (часто называют франклином): .

4. Сфоромулируйте закон Кулона.

В Гауссовой системе:

В системе СИ:

5. Дайте определение напряженности электрического поля и потенциала .

6. Дайте определение потока векторного поля.

Потоком векторного поля называется величина:

7. Сформулируйте теорему Гаусса в интегральной форме.

где -полный электрический заряд внутри замкнутой поверхности .

8. Сформулируйте теорему Гаусса в дифференциальной форме.

где - объемная плотность электрического заряда.

9. Чему равны напряженность и потенциал электрического поля точечного заряда?

10. Найдите напряженность электрического поля шара радиуса , равномерно заряженного по объему с плотностью .

11. В чем заключается принцип суперпозиции?

Пусть по отдельности заряды создают поля: . Тогда при одновременном присутствии: .

12. Дайте определение объемной, поверхностной и линейной плотности зарядов. Как они используются для вычисления зарядов?

Пределы понимаются как переходы к физически бесконечно малым объемам, площадям, длинам (к малым по сравнению с размером неоднородности).

13. Сформулируйте уравнение Пуассона.

14. Какова связь между потенциалом и напряженностью электрического поля?

15. Дайте определение .

Здесь - вектор-оператор (умножение на него слева означает операцию дифференцирование а знаки скалярного и векторного произведений.

16. Чему равна взаимная энергия системы зарядов?

17. Чему равна объемная плотность энергии электрического поля?

18. Сформулируйте метод изображений для проводящей плоскости.

Рассмотрим бесконечную проводящую плоскость и точечный электрический заряд на расстоянии плоскости. Электрическое поле в той части полупространства, где находится заряд, совпадает с электрическим полем, создаваемым в этой части полупространства самим зарядом и дополнительным зарядом-изображением, расположенным зеркально симметрично относительно исходного заряда и равного . В действительности результирующее поле создается исходным зарядом и зарядами, индуцированными на проводящей плоскости.

19. Сформулируйте метод изображений для проводящей заземленной сферы.

Электрическое поле, создаваемое точечным зарядом вне проводящей заземленной сферы, совпадает с полем исходного заряда и заряда-изображения , помещенного в точку

С, причем . В действительности результирующее поле создается исходным зарядом и зарядами, индуцированными на проводящей сфере.

20. Какой проводник называют заземленным.

Проводник называют заземленным, если его потенциал поддерживается равным нулю.

21. Что называют емкостью уединенного проводника?

Емкостью уединенного проводника называют величину , где - заряд, помещаемый на проводник, - потенциал, приобретаемый проводником, благодаря наличию этого заряда.

22. Что такое конденсатор? Что называют емкостью конденсатора?

Конденсатором называют систему двух проводников с зарядами и .

23. Что такое дипольный момент системы зарядов?

Дипольным моментом называют величину:

Суммирование идет по всем зарядам. Если суммарный заряд системы равен нулю, то дипольный момент не зависит от выбора системы координат.

24. Что такое элементарный электрический диполь?

Элементарным диполем называют систему двух равных по величине и противоположных по знаку зарядов, расположенных на малом (по сравнению с другими характерными размерами) расстоянии друг от друга. Дипольный момент элементарного диполя равен .

25. Чему равна энергия элементарного диполя в однородном электрическом поле?

26. Чему равен момент сил, действующих на диполь в однородном электрическом поле?

27. Чему равна сила, действующая на элементарный диполь в слабо неоднородном электрическом поле?

28. Дайте определение вектора поляризации (дипольного момента единицы объема).

Суммирование идет по всем дипольным моментам в объеме .

29. Сформулируйте связь между вектором поляризации и поляризационными зарядами.

30. Какое тело называется проводником?

Проводником называется тело, в котором сколь-угодно слабое электрическое тело вызывает свободное движение зарядов. В проводнике постоянное электрическое тело обращается в нуль.

31. Сформулируйте граничные условия на поверхности проводника.

Тангенциальная компонента напряженности электрического поля равна нулю, а нормальная определяется поверхностной плотностью зарядов.

32. Какое тело называется диэлектриком?

Диэлектриком называют тело, в котором электрическое поля вызывает только смещение зарядов на небольшие расстояния. В результате система приобретает дипольный момент.

33. Дайте определение вектора электрической индукции.

Вектором электрической индукции называют вспомогательный вектор:

Вектор электрической индукции удовлетворяет теореме Гаусса, причем в правой части стоят только свободные заряды

34. В чем смысл введения вектора ?

Свободные заряды определяют вектор точно также как все заряды (в вакууме) определяют вектор . Для нахождения не надо учитывать распределение поляризационных зарядов, которое, как правило, неизвестно. Следует обратить внимание на одно отличие векторов :

, но

35. Сформулируйте граничные условия на поверхности диэлектрика.

36. Что называется электрическим током?

Электрическим током называется упорядоченное движение электрических зарядов.

37. Чем характеризуется электрический ток?

Электрический ток в проводнике в целом характеризуется силой тока - зарядом, проходящим через поперечное сечение проводника за единицу времени. Электрический ток в объеме характеризуется плотностью тока . По определению плотность тока дает заряд, проходящий через площадку за время согласно формуле . Плотность тока выражается через заряд носителей , их концентрацию и среднюю скорость формулой .

38. Сформулируйте закон сохранения заряда?

или

39. В чем заключается закон Ома?

Для объема:

Здесь - удельная проводимость, - удельное сопротивление.

Для проводника в целом:

Здесь - разность потенциалов на концах проводника (напряжение) - проводимость проводника, - сопротивление проводника, - площадь сечения проводника, - длина проводника.

40. Сформулируйте закон Джоуля-Ленца.

Тепло, выделяемое в единице объема, в результате прохождения электрического тока равно

Тепло, выделяемое в проводнике, в результате прохождения электрического тока равно

41. Что такое ЭДС?

Работа электрического поля вдоль замкнутого контура равна нулю. Но при прохождении тока по замкнутой цепи выделяется тепло. Следовательно, постоянный ток будет существовать, если имеются другие силы, поддерживающие его. Эти силы называются сторонними силами. Сторонние силы характеризуются электродвижущей силой (ЭДС):

Отношением работы над зарядом вдоль замкнутой цепи к величине заряда.