Питання з грунтовними відповідями

1. Джерела полів. Співвідношення сил електричної і гравітаційної взаємодії. Прояви електромагнітних взаємодій в мікро-, макро- і мегасвіті. Електризація. Матерія. Поле і речовина. Спільні і відмінні риси речовини і поля.

2. Основні положення електростатики

Закон Кулона. Електрична стала. Напруженість електричного поля. Розмірність напруженості електричного поля. Електрична сила. Яким є вектор напруженості електричного поля – силовим не силовим, полярним чи осьовим (аксіальним, псевдовектором), основним чи допоміжним?

Основні рівняння електростатики (вивід). Етапи становлення теорії електростатики (рис.).

3. Основні положення магнітостатики

Закон Ампера. Магнітна стала. Невиконання 3-го закону Ньютона для елементарного струму. Закон Ампера для двох точкових зарядів. Узагальнений закон Кулона (на рухомі заряди). Магнітна індукція (густина магнітного потоку). Розмірність магнітної індукції. Магнітна сила. Яким є вектор магнітної індукції – силовим не силовим, полярним чи аксіальним (осьовим, псевдовектором), основним (фундаментальним) чи допоміжним? Природа вектора магнітної індукції. Сила Лоренца.

Основні закони магнітостатики (вивід). Векторний потенціал. Диференціальне рівняння для векторного потенціалу. Основні закони магнітостатики в диференціальній і інтегральній формі. Етапи становлення теорії магніто статики (дати рис.).

4. Як зв’язані сталі ε, μ, с? Їх величини в системі СІ. Чому ми вивчаємо електродинаміку? Застосування електродинаміки (12 пунктів). Історичний вступ. Нариси історії розвитку електродинаміки в Україні.

5. Рівняння Максвела для полів у вакуумі

Закон електромагнітної індукції Фарадея. Друге рівняння Максвела в диференціальній формі. Узагальнення Максвелом закону Ампера на змінні в часі процеси. Струм зміщення. Перше рівняння Максвела в диференціальній формі. Рівняння Максвела для вакууму в диференціальній формі. Закон збереження заряду. Сторонні струми і заряди.

Етапи становлення теорії електромагнетизму (дати рис.).

Рівняння Максвела для вакууму в інтегральній формі. Рівняння Максвела як наслідок застосування модифікованого закону Кулона і спеціальної теорії відносності (дати рис.). Заключні зауваження щодо рівнянь Максвела.

6. Потенціали електромагнітного поля (електромагнітні потенціали)

Визначення полів через потенціали електромагнітного поля. Диференціальні рівняння для потенціалів електромагнітного поля (рівняння Даламбера). Умова калібрування Лоренца. Інші калібрування. Еквівалентність рівнянь Максвела і рівнянь Даламбера. Відмінність між ними. Рішення рівнянь для потенціалів електромагнітного поля. Потенціали випередження і запізнення, їх фізичний зміст.

7. Гармонічні процеси

Гармонічні процеси. Негармонічні процеси. Інтеграл Фур’є, ряд Фур’є. Рівняння Гельмгольця для потенціалів. Комплексні амплітуди. Рівняння Максвела для комплексних амплітуд.

8. Елементарний електричний випромінювач (диполь Герца)

Уявлення про елементарний електричний випромінювач (диполь Герца), розподіл струму за амплітудою і фазою, розміри.

Визначення полів хвиль, випромінених диполем Герца. Розподіл полів у просторі. Хвильовий опір вільного простору. Ближня, проміжна і дальня зони. Діаграма спрямованості. Вектор Пойнтинга, реальна частина і уявна. Опір випромінювання. Випромінювальна здатність диполя Герца.

Елементарний магнітний випромінювач (магнітний диполь Герца). Практичні реалізації магнітного диполя Герца.

Аналіз дротяних антен на основі теорії диполя Герца. Диполь Герца і коливальний контур.