- •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.
- •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.
- •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.
Электрический заряд. Опыты Милликена. Закон сохранения заряда.
Закон Кулона.
Электростатическое поле. Напряженность электростатического поля. Принцип суперпозиции.
Графическое изображение электростатического поля. Поток вектора напряженности.
Электрический диполь. Поле диполя.
Теорема Гаусса для электростатического поля в вакууме.
Расчет напряженности электростатического поля бесконечной плоскости.
Расчет напряженности электростатического поля двух бесконечных параллельных разноименно заряженных плоскостей.
Циркуляция вектора напряженности электростатического поля.
Потенциал электростатического поля.
Связь потенциала с напряженностью электростатического поля.
Типы диэлектриков. Поляризация диэлектриков. Виды поляризации.
Поляризованность вещества. Поле плоского конденсатора с диэлектриком. Диэлектрическая проницаемость вещества.
Электрическое смещение. Теорема Гаусса для электростатического поля в диэлектрике.
Сегнетоэлектрики. Зависимость поляризованности от напряженности в них.
Проводники в электростатическом поле. Граничные условия на границе «проводник-вакуум».
Электроемкость уединенного проводника. Единица электроемкости.
Конденсаторы. Емкость сферического конденсатора.
Конденсаторы. Емкость плоского конденсатора.
Энергия системы неподвижных точечных зарядов.
Энергия заряженного уединенного проводника.
Конденсаторы. Энергия заряженного конденсатора.
Энергия электростатического поля. Объемная плотность энергии.
Электрический ток и его характеристики (сила и плотность тока). Связь между ними. Единицы измерения.
Сторонние силы. Электродвижущая сила, напряжение.
Сопротивление проводника. Удельное сопротивление. Сверхпроводимость.
Закон Ома для участка цепи в интегральной и дифференциальной форме.
Работа и мощность тока.
Закон Джоуля-Ленца в интегральной и дифференциальной форме.
Закон Ома для неоднородного участка цепи. Следствия из него.
Правило Кирхгофа для разветвленной цепи.
Работа выхода электронов из металлов.
Термоэлектронная эмиссия. Вольтамперная характеристика вакуумного диода, его применение.
Ионизация газов. Несамостоятельный газовый разряд.
Самостоятельный газовый разряд, его типы и применение.
Плазма, ее свойства и применение.
Магнитное поле. Опыты Эрстеда. Магнитный момент витка с током.
Вектор магнитной индукции. Его связь с магнитной напряженностью.
Графическое изображение магнитного поля. Отличие линий магнитного поля от линий электростатического поля.
Закон Био-Савара-Лапласа. Магнитное поле прямого тока.
Закон Био-Савара_Лапласа. Магнитное поле в центре кругового проводника с током.
Взаимодействие проводников с током. Закон Ампера.
Магнитное поле движущегося заряда.
Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца.
Движение заряженных частиц в магнитном поле. Ускорители элементарных частиц.
Эффект Холла.
Циркуляция вектора магнитной индукции. Ее сравнение с циркуляцией напряженности электростатического поля.
Магнитный поток. Теорема Гаусса для магнитного поля.
Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле.
Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея. Правило Ленца.
Вывод закона Фарадея из закона сохранения энергии.
Индуктивность контура. Самоиндукция. Э.Д.С. самоиндукции.
Явление взаимной индукции. Принцип работы магнитного поля.
Энергия магнитного поля. Плотность энергии магнитного поля.
Магнетики. Молекулярные токи. Магнитные моменты атомов.
Диа- и парамагнетики. Их намагниченность.
Природа ферромагнетизма. Свойства ферромагнетиков.
Напряженность магнитного поля. Магнитная проницаемость вещества.
Типы жидких кристаллов, их поведение в электрическом и магнитном полях. Применение жидких кристаллов.
Вихревое электрическое поле.
Ток смещения.
Уравнения Максвелла для электромагнитного поля.
Свободные гармонические колебания в колебательном контуре.
Свободные затухающие колебания в колебательном контуре. Коэффициент затухания, логарифмический декремент, добротность контура.
Вынужденные колебания в электрических цепях.
Дифференциальное уравнение электромагнитной волны. Плоские электромагнитные волны.
Энергия и импульс электромагнитных волн. Вектор Умова-Пойнтинга.
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.