Отличые от электростатического (потенциального) свойства:

1. источником поля служат не заряды, а магнитное поле;

2. в вихревом электрическом поле силовые линии – замкнутые, а работа по перемещению заряда по замкнутой линии неравна нулю.

- ЭДС (Электродвижущая сила).

Формула является основным уравнением Максвелла и выражает важнейшее свойство

электромагнитного поля: в переменном магнитном поле возникает вихревое электрическое

поле.

Ток смещения JD - величина, прямо пропорциональная быстроте изменения электрической индукции. 

1. поток вектора быстроты изменения электрического поля   через некоторую поверхность S:

2. В диэлектриках (и во всех веществах, где нельзя пренебречь изменением поляризации) используется следующее определение:

 

 где D — вектор электрической индукции (исторически вектор D назывался электрическим смещением, отсюда и название «ток смещения»)

Соответственно, плотностью тока смещения в вакууме называется величина

 

 

а в диэлектриках — величина

   

Вихревые токи. Скин-эффект. Индуктивность контура. Самоиндукция.

Вихревые токи— вихревые индукционные токи, возникающие в массивных проводниках при изменении пронизывающего их магнитного потока.

Впервые вихревые токи были обнаружены французским учёным Д.Ф Арагов 1824 г. в медном диске, расположенном на оси под вращающейся магнитной стрелкой.

Токи возникают под воздействием переменного электромагнитного поля и по физической природе ничем не отличаются от индукционных токов, возникающих в линейных проводах. Они вихревые, то есть замкнуты в кольца. Электрическое сопротивление массивного проводника мало, поэтому токи Фуко достигают очень большой силы. В соответствии с правилом Ленца они выбирают внутри проводника такое направление и путь, чтобы противиться причине, вызывающей их. Поэтому движущиеся в сильном магнитном поле хорошие проводники испытывают сильное торможение, обусловленное взаимодействием токов Фуко с магнитным полем. Это свойство используется для демпфирования подвижных частей гальванометров, сейсмографов и др.

Тепловое действие токов Фуко используется в индукционных печах — в катушку, питаемую высокочастотным генератором большой мощности, помещают проводящее тело, в нем возникают вихревые токи, разогревающие его до плавления.

С помощью токов Фуко осуществляется прогрев металлических частей вакуумных установок для их дегазации.

Индуктивность контура

Электрический ток, который течет в замкнутом контуре, создает вокруг себя магнитное поле, индукция которого, пропорциональна току. Сцепленный с контуром магнитный поток Ф поэтому прямо пропорционален току I в контуре:   (1) , где L- индуктивностью контура. генри 1 Гн = 1 Вб/с = 1 В•c/А . 

Полный магнитный поток сквозь соленоид (потокосцепление) равен μ₀μ(N²I/l)S

Ф-магнитный поток

L-длина соленоида

N- число витков соленоида

S-площадь

Μ-магнитной проницаемости вещества из которого изготовлен сердечник соленоида. 

Доказано, что индуктивность контура зависит в общем случае только от геометрической формы контура, его размеров и магнитной проницаемости среды, в которой он расположен, и можно провести аналог индуктивности контура с электрической емкостью уединенного проводника, которая также зависит только от формы проводника, его размеров и диэлектрической проницаемости среды. 

Самоиндукция При изменении в контуре силы тока будет также изменяться и сцепленный с ним магнитный поток; значит, в контуре будет индуцироваться э.д.с. Возникновение э.д.с. индукции в проводящем контуре при изменении в нем силы тока называется самоиндукцией. 

Найдем, применяя к явлению самоиндукции закон Фарадея, что э.д.с. самоиндукции равна 

Волновые уравнения для электромагнитного поля. Поперечность и поляризация электромагнитных волн.

Волновое уравнение:

.

- есть суперпозиция расходящейся и сходящейся сферических волн. (волна распространяется от источника.)

где - произвольные функции. Первое слагаемое описывает электромагнитную волну, которая распространяется со скоростью вдоль радиус-вектора , и амплитуда которой убывает с расстоянием по закону (расходящаяся сферическая волна). Второе слагаемое описывает волну, распространяющуюся в противоположном направлении (сходящаяся сферическая волна).

Поперечные волны, волны, распространяющиеся в направлении, перпендикулярном к плоскости, в которой ориентированы смещения и колебательные скорости частиц (для механических волн) или в которой лежат векторы напряжённости электрического и магнитного полей в случае электромагнитных волн. Пример Поперечные волны -электромагнитные волны в свободном пространстве. 

Поляриза́ция волн — явление нарушения симметрии распределения возмущений в поперечной волне относительно направления её распространения. В продольной волне поляризация возникнуть не может, так как возмущения в этом типе волн всегда совпадают с направлением распространения.

Причиной возникновения поляризации волн может быть:

несимметричная генерация волн в источнике возмущения;

анизотропность среды распространения волн;

Вынужденные электромагнитные колебания. Резонанс. Сложение взаимно-перпендикулярных колебаний.

Вынужденными электромагнитными колебаниями называют периодические изменения силы тока и напряжения в электрической цепи, происходящие под действием переменной ЭДС от внешнего источника.

Внешним источником ЭДС в электрических цепях являются генераторы переменного тока, работающие на электростанциях.

Резона́нс — явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний, которое наступает при приближении частоты внешнего воздействия к некоторым значениям (резонансным частотам), определяемым свойствами системы.

Увеличение амплитуды — это лишь следствие резонанса, а причина — совпадение внешней (возбуждающей) частоты с внутренней (собственной) частотой колебательной системы.Uc=корень из 1/LC-r²/2L² ≤ ωo – резонансная частота.

Явление резонанса заключается в том, что при некоторой частоте вынуждающей силы колебательная система оказывается особенно отзывчивой на действие этой силы. Степень отзывчивости в теории колебаний описывается величиной, называемой добротность. 

Сложение взаимно перпендикулярных колебаний

Рассмотрим результат сложения двух гармонических колебаний одинаковой частоты ω0, происходящих во взаимно перпендикулярных направлениях вдоль оси t . Для простоты начальная фаза первого колебания φи нулевое=0

где α — разность фаз обоих колебаний, А и В — амплитуды складываемых колебаний

x/A=cos ωt

y/B=cos (ωt+α)= cos ωt *cosα – sin ωt * sin α

Sin ωt=корень из 1-(X/A)²

После несложных преобразований получим уравнение эллипса - колебания называются эллиптическими поляризованными.

Донорные и акцепторные примеси в полупроводниках, р-п переход, внутренний фотоэффект.

Полупроводники могут быть: чистыми и с примесями.

Примесной проводимостью полупроводников называется проводимость, обусловленная наличием примесей в полупроводнике. Чем больше примесей, тем больше проводимость.

Примеси делят на: донорные и акцепторные.

Донорная примесь - примесь в полупроводнике, ионизация к-рой приводит к переходу электрона в зону проводимости или на уровень акцепторной примеси. Пример: (Сu, Zn, Cd, Hg и др.)

Введение Д. п. сообщает полупроводнику электронную проводимость, поскольку ионизация Д. п. приводит к появлению электронов в зоне проводимости, что описывается как переход электрона в зону проводимости с донорного уровня, расположенного в запрещённой зоне. Д. п. характеризуется энергией, необходимой для такого перехода.

Акцепторная примесь - примесь в полупроводнике, ионизация к-рой сопровождается захватом электронов из валентной зоны или с донорной примеси. Пример: атомы элементов III группы (В, Al, Ga, In). в элементарных полупроводниках IV группы - Ge и Si. В сложных полупроводниках А. п. могут быть атомы электроотрицат. элементов (О, S, Se, Те, С1 и др.).

Введение А. п. сообщает данному полупроводнику дырочную проводимость, т. е. ионизация А. п. приводит к появлению дырок в валентной зоне, что описывается как переход электрона из валентной зоны на уровень А. п., расположенный в запрещённой зоне.

____________________________________________________________________________

p-n-Переход в полупроводниках. В объеме одного и того же полупроводника возможно создание двух областей с разными типами проводимости, напр. легированием донорной примесью (p-область) и акцепторной примесью (n-область). Т к. в р-области концентрация дырок выше, чем в n-области, происходит диффузия дырок из р-области (в ней остаются отрицательно заряженные акцепторные ионы) и электронов из л-области (в ней остаются положительно заряженные донорные ионы).

При изменении знака приложенного напряжения ток через переход может изменяться в 10⁵-10⁶ раз, благодаря чему p-n-переход является вентильным устройством, пригодным для выпрямления переменного тока (полупроводниковый диод).

_____________________________________________________________________________

Фотоэффе́кт - это испускание электронов вещества под действием. В конденсированных веществах(твёрдых и жидких) выделяют внешний и внутренний фотоэффект.

Законы фотоэффекта:

1 закон фотоэффекта: количество электронов, вырываемых светом с поверхности металла за единицу времени на данной частоте, прямо пропорционально световому потоку, освещающему металл.

2 закон фотоэффекта, максимальная кинетическая энергия вырываемых светом электронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности.

3-ий закон фотоэффекта: для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, то есть минимальная частота света ν₀ (или максимальная длина волны λ₀), при которой ещё возможен фотоэффект, и если ν < ν₀, то фотоэффект уже не происходит.