- •1. Электрический заряд и его св-ва.З-н сох-ния электричеч. Заряда.З-н Кулона.Диэлектрическа проницаенмость и ее физический смысл.
- •2.Электростатическое поле. Напряженность поля.Поле точечного заряда.
- •3.Энергетическая хар-ка электростатич-го поля-потенциал. Потенциал поля точесного заряда и системы зарядов. Связь между напряженностью электрич.-го поля и потенциалом.
- •4.Работа сил электрического поля по перемещению зарядов. Циркуляция вектора напряженности. Потенциальный характер электрического поля.
- •5.Поток вектора напряженности электрического поля. Теорема Гаусса. Выч-ие напряж-ти поля заряженных сферы и шара с помощью теоремы Гаусса.
- •7.Поляризация диэтриков. Вектор поляризации.Электрический момент диполя.Полярные и неполярные молеулы.
- •Виды диэлектриков. Механизмы поляризации
- •Виды диэлектриков. Механизмы поляризации
- •3. Сегнетоэлектрики
- •9.Проводники в электрическом поле.Элеростатическая защита.Электороемкость проводников.Конденсаторы.Соедения конденсаторов
- •1. Проводники в электростатическом поле
- •2. Электроемкость заряженного проводника. Конденсаторы
- •10.Энергия заряженного проводника.Энергия заряженного конденсатора.Энергия электростатического поля.Обьемная плотноть энергии.
- •12.Основные характеристики электрической цепи:разность потенциалов, электродвижущая сила, напряжение, сопротивление. Зависимость сопротивления от температуры.Сверхпроводимость.
- •13.Законы Ома для участков цепи.Соединение сопротивлений и эдс.
- •14.Работа,мощность и тепловое действие постоянного тока.Закон Джоуля-Ленца.
- •4.3. Соединения сопротивлений
- •15.Разветление цепи.Правило Кирхгофа и их физическое содержание.
- •Правила Кирхгофа для разветвленных цепей
- •16.Работа выхода электронов из металла.Контактная разность потенциаллов.Зконы Вольта.
- •Законы Вольты
- •17.Термоэлектрический эффект.Явление Пельтье.Применение контактных явлений .
- •18.Магнитное поле и его характеристики:магнитная индукция в и напряженность н. Закон Био-Савара-Лапласа.
- •19.Применение закона Био-Савара-Лапласа к расчету магнитных полей токов. Поле прямолинейного и круового проводников с токой.
- •Поле движущегося заряда
- •20.Действие магнитного поля на проводник с током.Сила Ампера. Взаимодествие параллельных токов.Еденица силы тока в си-ампер.
- •21.Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца. Эффект Холла.Циклотрон.
- •3. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца
- •22.Циркуляция вектора индукции магнитного поля. Закон полного тока. Магнитное поле солиноида.
- •23.Магнитный поток.Работа перемещения проводника и контура с током в магнитном поле.
- •Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле
- •24.Явление элктромагнитной индукции.Эдс индукции.Закон Фарадея. Правило Ленца. Практическая значимость явления электромагнитной индукции.
- •25.Явление самоиндукции.Эдс самоиндукции, индуктивность контура. Экстратоки замыкания и размыкаия.
- •Пример. Рассчитать индуктивность длинного соленоида, имеющего n витков, площадь сечения s и длину l.
- •Индуктивность соленоида пропорциональна квадрату числа витков на единицу его длины, объему соленоида и магнитной проницаемости вещества сердечника соленоида.
- •Из аналогии следует физический смысл индуктивности: индуктивность контура является мерой инертности контура по отношению к изменению тока в контуре.
- •26.Взаимоиндукция.Эдс взаимоиндуции.Трансформаторы.
- •Решение уравнения свободных гармонических колебаний (1):
- •32.Переменный ток и его получение. Активное и реактивное сопротивление цепи. Мощность, выделяемого в цепи переменнного тока.
- •33.Токи смещения.Вихревое электрическое поле.Система уравнений Максвелла в интегральной форме.
- •Система уравнений эмп в безындукционном приближении
- •34.Уравнение плоской электромагнитной волны. Скорость распространения электромагнитных волн в средах.
- •35.Энергия электромагнитной волны.Вектор Умова-Пойнтинга. Эксперементальное исследование электроманитных волн. Шкала электромагнитных волн. Открытие радиосвязи а.С.Поповым.
7.Поляризация диэтриков. Вектор поляризации.Электрический момент диполя.Полярные и неполярные молеулы.
Виды диэлектриков. Механизмы поляризации
Диэлектриками (изоляторами) называются вещества, практически не проводящие электрического тока.
При размещении в однородном электрическом поле диэлектрической пластину поле внутри пластины будет меньше, чем во внешней области, но отлично от нуля. На поверхностях диэлектрической пластины появляются заряды противоположных знаков, поле которых частично компенсирует внешнее поле.
Появление на поверхности диэлектрика зарядов во внешнем поле называется поляризацией диэлектрика, а сами заряды – поляризационными.
Основную роль в механизмах поляризации играют связанные заряды – заряды, входящие в состав атомов и молекул. Эти заряды не могут перемещаться по всему объему вещества, они могут лишь смещаться внутри электрически нейтральных молекул.
Виды диэлектриков
1.полярные (центры тяжести положительных зарядов сдвинуты относительно центров тяжести отрицательных зарядов – Н2О, NH3, CO и др.);
Полярную молекулу можно приближенно рассматривать как диполь. Диполь (двойной полюс) представляет собой систему двух равных по модулю, но противоположных по знаку зарядов, находящихся на некотором (обычно малом) расстоянии l друг от друга.
Величина
называется дипольным моментом. Вектор принято направлять от отрицательного заряда к положительному, полный заряд всех протонов в молекуле.
2.неполярные (центры тяжести всех положительных и отрицательных зарядов молекулы совпадают – N2, H2, CH4 и др.);
3.с ионным строением молекул (кристаллы можно рассматривать как системы перемещаемых друг относительно друга ионных подрешеток – NaCl, KBr и др.).
Механизмы поляризации
1. Ориентационная (дипольная) поляризация
Во внешнем электрическом поле на полярную молекулу действуют силы, стремящиеся повернуть диполь по направлению силовых линий (рис. 3). Таким образом, электрическое поле стремится упорядочить расположение молекул. Этому препятствует тепловое движение молекул. В зависимости от величины напряженности электрического поля, определенная часть молекул расположится так, что их дипольные моменты будут направлены вдоль силовых линий поля (рис. 4).
2. Электронная (деформационная) поляризация
Для атомов, либо неполярных молекул (частиц, дипольный момент которых равен нулю). в отсутствие внешнего электрического поля центр тяжести электронных «облаков» совпадает с положением ядра, т. е. центром тяжести положительного заряда. В электрическое поле силы, действующие на электроны и ядро, направлены в разные стороны. В результате электронные «облака» искажаются (рис. 5). Атом можно рассматривать как диполь, ориентированный вдоль силовых линий внешнего электрического поля . Диполь, появляющийся во внешнем электрическом поле называется индуцированным диполем.
3. Ионная поляризация
Ионная поляризация наблюдается в твердых ионных кристаллах. Кристаллическая решетка таких кристаллов состоит из подрешетки положительных ионов и подрешетки отрицательных ионов, «вставленных» одна в другую. Под действием электрического поля, к примеру, в кристалле NaCl, подрешетка ионов Na+ будет смещаться по полю, а подрешетка ионов Cl против поля, и на поверхности кристалла появятся поляризационные заряды.
Независимо от механизма поляризации на поверхности диэлектрика появляется с одной стороны избыток положительных зарядов, с другой стороны – отрицательных. Эти заряды называются поляризационными или связанными. Они имеют поверхностную плотность пол и создают собственное поле .
Для количественного описания поляризации вводят понятие вектора поляризации . Вектором поляризации называют дипольный момент единицы объема диэлектрика.
Пусть диэлектрик помещен во внешнее электрическое поле . Рассмотрим прямоугольный параллелепипед, ребро которого параллельно . Поверхностную плотность поляризационных зарядов на гранях 1 и 2 обозначим и (рис. 6). Рассчитаем суммарный дипольный момент параллелепипеда. Суммарный дипольный момент образца ,
где - площадь каждой из граней 1 и 2. Тогда согласно определению вектор поляризации:
, [Кл/м2]
т.е. вектор поляризации равен поверхностной плотности связанных (поляризационных) зарядов.
У диэлектриков любого типа (кроме сегнетоэлектриков) вектор поляризации связан с напряженностью внешнего поля линейной зависимостью:
,
где - диэлектрическая восприимчивость; 0 – диэлектрическая проницаемость вакуума.
Диэлектрическая восприимчивость – безразмерная величина, характеризующая дипольный момент при действии поля единичной напряженности.
(=25 для спирта; =80 для воды; для большинства диэлектриков – несколько единиц).
8.Свободные и связанные заряда.Электростат-ое поле в диалектриках. Диалектрическая проницаемость и восприимчивость.Теорема Гаусса для элктрич. поля в диалектриках.Вектор электр. Индукции. Сегнетоэлектрики.