1. Электрический заряд. Опыты Милликена. Закон сохранения заряда.

2. Закон Кулона.

3. Электростатическое поле. Напряженность электростатического поля. Принцип суперпозиции.

4. Графическое изображение электростатического поля. Поток вектора напряженности.

5. Электрический диполь. Поле диполя.

6. Теорема Гаусса для электростатического поля в вакууме.

7. Расчет напряженности электростатического поля бесконечной плоскости.

8. Расчет напряженности электростатического поля двух бесконечных параллельных разноименно заряженных плоскостей.

9. Циркуляция вектора напряженности электростатического поля.

10. Потенциал электростатического поля.

11. Связь потенциала с напряженностью электростатического поля.

12. Типы диэлектриков. Поляризация диэлектриков. Виды поляризации.

13. Поляризованность вещества. Поле плоского конденсатора с диэлектриком. Диэлектрическая проницаемость вещества.

14. Электрическое смещение. Теорема Гаусса для электростатического поля в диэлектрике.

15. Сегнетоэлектрики. Зависимость поляризованности от напряженности в них.

16. Проводники в электростатическом поле. Граничные условия на границе «проводник-вакуум».

17. Электроемкость уединенного проводника. Единица электроемкости.

18. Конденсаторы. Емкость сферического конденсатора.

19. Конденсаторы. Емкость плоского конденсатора.

20. Энергия системы неподвижных точечных зарядов.

21. Энергия заряженного уединенного проводника.

22. Конденсаторы. Энергия заряженного конденсатора.

23. Энергия электростатического поля. Объемная плотность энергии.

24. Электрический ток и его характеристики (сила и плотность тока). Связь между ними. Единицы измерения.

25. Сторонние силы. Электродвижущая сила, напряжение.

26. Сопротивление проводника. Удельное сопротивление. Сверхпроводимость.

27. Закон Ома для участка цепи в интегральной и дифференциальной форме.

28. Работа и мощность тока.

29. Закон Джоуля-Ленца в интегральной и дифференциальной форме.

30. Закон Ома для неоднородного участка цепи. Следствия из него.

31. Правило Кирхгофа для разветвленной цепи.

32. Работа выхода электронов из металлов.

33. Термоэлектронная эмиссия. Вольтамперная характеристика вакуумного диода, его применение.

34. Ионизация газов. Несамостоятельный газовый разряд.

35. Самостоятельный газовый разряд, его типы и применение.

36. Плазма, ее свойства и применение.

37. Магнитное поле. Опыты Эрстеда. Магнитный момент витка с током.

38. Вектор магнитной индукции. Его связь с магнитной напряженностью.

39. Графическое изображение магнитного поля. Отличие линий магнитного поля от линий электростатического поля.

40. Закон Био-Савара-Лапласа. Магнитное поле прямого тока.

41. Закон Био-Савара_Лапласа. Магнитное поле в центре кругового проводника с током.

42. Взаимодействие проводников с током. Закон Ампера.

43. Магнитное поле движущегося заряда.

44. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца.

45. Движение заряженных частиц в магнитном поле. Ускорители элементарных частиц.

46. Эффект Холла.

47. Циркуляция вектора магнитной индукции. Ее сравнение с циркуляцией напряженности электростатического поля.

48. Магнитный поток. Теорема Гаусса для магнитного поля.

49. Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле.

50. Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея. Правило Ленца.

51. Вывод закона Фарадея из закона сохранения энергии.

52. Индуктивность контура. Самоиндукция. Э.Д.С. самоиндукции.

53. Явление взаимной индукции. Принцип работы магнитного поля.

54. Энергия магнитного поля. Плотность энергии магнитного поля.

55. Магнетики. Молекулярные токи. Магнитные моменты атомов.

56. Диа- и парамагнетики. Их намагниченность.

57. Природа ферромагнетизма. Свойства ферромагнетиков.

58. Напряженность магнитного поля. Магнитная проницаемость вещества.

59. Типы жидких кристаллов, их поведение в электрическом и магнитном полях. Применение жидких кристаллов.

60. Вихревое электрическое поле.

61. Ток смещения.

62. Уравнения Максвелла для электромагнитного поля.

63. Свободные гармонические колебания в колебательном контуре.

64. Свободные затухающие колебания в колебательном контуре. Коэффициент затухания, логарифмический декремент, добротность контура.

65. Вынужденные колебания в электрических цепях.

66. Дифференциальное уравнение электромагнитной волны. Плоские электромагнитные волны.

67. Энергия и импульс электромагнитных волн. Вектор Умова-Пойнтинга.

68. Излучение диполя. Применение электромагнитных волн.

Ответы

35. Самостоятельный газовый разряд, его типы и применение.

Разряд в газе, сохраняющийся после прекращения действия внешнего иониза­тора, называется самостоятельным.

При боль­ших напряжениях возникающие под дей­ствием внешнего ионизатора электроны, сильно ускоренные электрическим полем, сталкиваясь с нейтральными молекулами газа, ионизируют их, в результате чего образуются вторичные электроны и поло­жительные ионы. Положительные ионы движутся к катоду, а электроны — к аноду. Вторичные элек­троны вновь ионизируют молекулы газа, и, следовательно, общее количество электро­нов и ионов будет возрастать по мере продвижения электронов к аноду лавино­образно. Описанный процесс назы­вается ударной ионизацией.

Напряжение, при кото­ром возникает самостоятельный разряд, называется напряжением пробоя.

В зависимости от давления газа, кон­фигурации электродов, параметров внеш­ней цепи можно говорить о четырех типах самостоятельного разряда: тлеющем, искровом, дуговом и коронном.

Тлеющий разряд возникает при ни­зких давлениях. Если к электродам, впаянным в стеклянную трубку длиной 30— 50 см, приложить постоянное напряжение в несколько сотен вольт, постепенно отка­чивая из трубки воздух, то при давлении ж 5,3—6,7 кПа возникает разряд в виде светящегося извилистого шнура краснова­того цвета, идущего от катода к аноду. Тлеющий разряд широко используется в технике. Так как свечение положитель­ного столба имеет характерный для каж­дого газа цвет, то его используют в газо­светных трубках для светящихся надписей и реклам (например, неоновые газораз­рядные трубки дают красное свечение, аргоновые — синевато-зеленое).

Искровой разряд возникает при больших напряженностях электрического поля (Е=3•10⁶ В/м) в газе, находящемся под давлением порядка атмосферного. Искра имеет вид ярко светящегося тонкого канала, сложным образом изогнутого и разветвленного. Искровой разряд используется для воспламенения горючей смеси в двигате­лях внутреннего сгорания и предохране­ния электрических линий передачи от пе­ренапряжений (искровые разрядники). При малой длине разрядного промежутка искровой разряд вызывает разрушение (эрозию) поверхности металла, поэтому он применяется для электроискровой точ­ной обработки металлов (резание, сверле­ние). Его используют в спектральном ана­лизе для регистрации заряженных частиц (искровые счетчики).

Дуговой разряд. Если после зажи­гания искрового разряда от мощного источника постепенно уменьшать расстоя­ние между электродами, то разряд стано­вится непрерывным — возникает дуговой разряд. Дуговой разряд можно получить от источника низкого напряжения минуя стадию искры. Для этого электроды (например, угольные) сближают до соприкосновения, они сильно раскаляются электрическим током, потом их разводят и получают электрическую дугу (именно так она была открыта В. В. Петровым). При атмосферном дав­лении температура катода приблизительно равна 3900 К, сила тока равна 100А и напряжение 10В. По мере горения дуги угольный катод заостряется, а на аноде образуется углубление — кратер, являю­щийся наиболее горячим местом дуги. Дуговой разряд находит широкое при­менение в народном хозяйстве для сварки и резки металлов, получения высококаче­ственных сталей (дуговая печь) и освеще­ния (прожекторы, проекционная аппара­тура). Широко применяются также дуго­вые лампы с ртутными электродами в кварцевых баллонах, где дуговой разряд возникает в ртутном паре при откачанном воздухе. Дуга, возникающая в ртутном паре, является мощным источником уль­трафиолетового излучения и используется в медицине (например, кварцевые лампы).

4. Коронный разряд — высоковольт­ный электрический разряд при высоком (например, атмосферном) давлении в резконеоднородном поле вблизи электродов с большой кривизной поверхности (напри­мер, острия). Когда напряженность поля вблизи острия достигает 30 кВ/см, то во­круг него возникает свечение, имеющее вид короны, чем и вызвано название этого вида разряда. В зависимости от знака коронирующего электрода различают отрицательную или положительную корону. В случае от­рицательной короны рождение электронов, вызывающих ударную ионизацию молекул катода под действием положительных ионов, в случае положительной — вслед­ствие ионизации газа вблизи анода. В естественных условиях корона возника­ет под влиянием атмосферного электриче­ства у вершин мачт (на этом основано действие молниеотводов), деревьев. Используется коронный разряд в элек­трофильтрах, применяемых для очистки промышленных газов от примесей. Газ, подвергаемый очистке, движется снизу вверх в вертикальном цилиндре, по оси которого расположена коронирующая проволока. Ионы, имеющиеся в большом количестве во внешней части короны, осе­дают на частицах примеси и увлекаются полем к внешнему некоронирующему элек­троду и на нем оседают. Коронный разряд применяется также при нанесении порош­ковых и лакокрасочных покрытий.