- •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 трансформатора.
- •54. Энергия магнитного поля. Плотность энергии магнитного поля.
- •55. Магнетики. Молекулярные токи. Магнитные моменты атомов.
- •56. Диа- и парамагнетики. Их намагниченность.
- •58. Напряженность магнитного поля. Магнитная проницаемость вещества.
- •57. Природа ферромагнетизма. Свойства ферромагнетиков.
- •60. Вихревое электрическое поле.
- •61. Ток смещения.
- •62. Уравнения Максвелла для электромагнитного поля.
- •66. Дифференциальное уравнение электромагнитной волны. Плоские электромагнитные волны.
- •67. Энергия и импульс электромагнитных волн. Вектор Умова-Пойнтинга.
- •68. Излучение диполя. Применение электромагнитных волн.
- •59. Типы жидких кристаллов. И т.Д.
- •64. Свободные затухающие колебания в колебательном контуре.
- •63. Свободные гармонические колебания в колебательном контуре.
- •64. Вынужденные колебания в электрических цепях.
- •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.
- •10. Потенциал электростатического поля.
- •11. Связь потенциала с напряженностью электростатического поля.
- •12. Типы диэлектриков. Поляризация диэлектриков. Виды поляризации.
- •14. Электрическое смещение. Теорема Гаусса для электростатического поля в диэлектрике.
- •16. Проводники в электростатическом поле. Граничные условия на границе «проводник-вакуум».
- •17. Электроемкость уединенного проводника. Единица электроемкости.
62. Уравнения Максвелла для электромагнитного поля.
В основе теории Максвелла лежат рассмотренные четыре уравнения:
1. Электрическое поле может быть как потенциальным (eq), так и вихревым (ЕB), поэтому напряженность суммарного поля Е=ЕQ+ЕB. Так как циркуляция вектора eq равна нулю, а циркуляция вектора ЕB определяется выражением, то циркуляция вектора напряженности суммарного поляЭто уравнение показывает, что источниками электрического поля могут быть не только электрические заряды, но и меняющиеся во времени магнитные поля.
2. Обобщенная теорема о циркуляции вектора Н: Это уравнение показывает, что магнитные поля могут возбуждаться либо движущимися зарядами, либо переменными электрическими полями.
3. Теорема Гаусса для поля D: Если заряд распределен внутри замкнутой поверхности непрерывно с объемной плотностью, то формула запишется в виде
4. Теорема Гаусса для поля В: Итак,полная система уравнений Максвелла в интегральной форме: Величины, входящие в уравнения Максвелла, не являются независимыми и между ними существует следующая связь:D=0E, В=0Н, j=E, где 0 и 0 — соответственно электрическая и магнитная постоянные, и — соответственно диэлектрическая и магнитная проницаемости, — удельная проводимость вещества.
Для стационарных полей (Е=const и В=const) уравнения Максвелла примут вид т. е. источниками электрического поля в данном случае являются только электрические заряды, источниками магнитного — только токи проводимости. В данном случае электрические и магнитные поля независимы друг от друга, что и позволяет изучать отдельно постоянные электрическое и магнитное поля.
Воспользовавшись известными из векторного анализа теоремами Стокса и Гаусса можно представитьполную систему уравнений Максвелла в дифференциальной форме:
Уравнения Максвелла — наиболее общие уравнения для электрических и магнитных полей в покоящихся средах. Они играют в учении об электромагнетизме такую же роль, как законы Ньютона в механике. Из уравнений Максвелла следует, что переменное магнитное поле всегда связано с порождаемым им электрическим полем, а переменное электрическое поле всегда связано с порождаемым им магнитным, т. е. электрическое и магнитное поля неразрывно связаны друг с другом — они образуют единое электромагнитное поле.
66. Дифференциальное уравнение электромагнитной волны. Плоские электромагнитные волны.
Для однородной и изотропной среды вдали от зарядов и токов, создающих электромагнитное поле, из уравнений Максвелла следует, что векторы напряженностей Е и Н переменного электромагнитного поля удовлетворяют волновому уравнению типа:
—оператор Лапласа.
Т.е. электромагнитные поля могут существовать в виде электромагнитных волн. Фазовая скорость электромагнитных волн определяется выражением (1) v — фазовая скорость, где с= 1/00, 0 и 0 — соответственно электрическая и магнитная постоянные, и — соответственно электрическая и магнитная проницаемости среды.
В вакууме (при =1 и =1) скорость распространения электромагнитных волн совпадает со скоростью с. Так как > 1, то скорость распространения электромагнитных волн в веществе всегда меньше, чем в вакууме.
При вычислении скорости распространения электромагнитного поля по формуле (1) получается результат, достаточно хорошо совпадающий с экспериментальными данными, если учитывать зависимость и , от частоты. Совпадение же размерного коэффициента в со скоростью распространения света в вакууме указывает на глубокую связь между электромагнитными и оптическими явлениями, позволившую Максвеллу создать электромагнитную теорию света, согласно которой свет представляет собой электромагнитные волны.
Следствием теории Максвелла является поперечность электромагнитных волн: векторыЕ и Н напряженностей электрического и магнитного полей волны взаимно перпендикулярны (рис. 227) и лежат в плоскости, перпендикулярной вектору v скорости распространения волны, причем векторы Е, Н и v образуют правовинтовую систему. Из уравнений Максвелла следует также, что в электромагнитной волне векторы Е и Н всегда колеблются в одинаковых фазах (см. рис. 227), причем мгновенные значения £ и Я в любой точке связаны соотношением 0=0Н. (2)
Этим уравнениям удовлетворяют, в частности, плоскиемонохроматические электромагнитные волны (электромагнитные волны одной строго определенной частоты), описываемые уравнениями Еу=Е0cos(t-kx+), (3) Hz=H0cos(t-kx+), (4), где е0 и Н0 — соответственно амплитуды напряженностей электрического и магнитного полей волны, — круговая частота волны, k=/v— волновое число, — начальные фазы колебаний в точках с координатой х=0. В уравнениях (3) и (4) одинаково, так как колебания электрического и магнитного векторов в электромагнитной волне происходят с одинаковой фазой.