Тема 15. Постоянный электрический ток

Электрический ток. Сила и плотность тока. Закон Ома в интегральной и дифференциальной форме для однородного участка цепи. Сопротивление проводника. Сверхпроводимость. Источники тока. Электродвижущая сила источника. Закон Ома для неоднородного участка цепи и для полной цепи. Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа. Работа и мощность тока. Закон Джоуля - Ленца в интегральной и дифференциальной формах. Электрические цепи и источники постоянного тока в современной технике и приборах.

Практическое занятие 1:

Расчет параметров электрической цепи с помощью закона Ома для однородного и неоднородного участка цепи и для полной цепи.

Практическое занятие 2:

Расчет параметров разветвленных электрических цепей с помощью правил Кирхгофа.

Практическое занятие 3:

Расчет работы и мощности тока с помощью закона Джоуля-Ленца.

Лабораторное занятие 1:

Экспериментальное определение сопротивления проводника методом моста Уитстона. Вычисление удельного сопротивления материала проводника.

Лабораторное занятие 2:

Экспериментальное определение большого омического сопротивления с помощью разряда конденсатора.

Лабораторное занятие 3:

Экспериментальное исследование характеристик источника постоянного тока при различных режимах работы.

Тема 16. Элементы физической электроники

Электрический ток в вакууме. Термоэлектронная эмиссия. Фотоэлектронная эмиссия. Вторичная и автоэлектронная эмиссия. Электронно-вакуумные приборы, используемые в технике. Электрический ток в газе. Процессы ионизации и рекомбинации. Электропроводность слабоионизованных газов. Понятие о плазме. Использование газонаполненных приборов. Классическая теория электропроводности металлов. Вывод законов Ома, Джоуля - Ленца и Видемана-Франца на основе классической электронной теории. Элементы зонной теории кристаллов. Электронный уровень Ферми. Заполнение энергетических зон в металлах полупроводниках и диэлектриках. Понятие дырочной проводимости. Собственные и примесные полупроводники. Полупроводниковые фотоэлементы, солнечные батареи и другие приборы. Контактная разность потенциалов. Термоэлектрические явления Зеебека и Пельтье. Термоэлементы и термопары и их применение для измерения температуры, контроля температурного режима и создания холодильных установок.

Практическое занятие:

Расчет кинематических, динамических и энергетических характеристик движения заряженных частиц в электростатических полях электровакуумных приборов.

Лабораторное занятие 1:

Защита лабораторных работ первого этапа второго цикла.

Лабораторное занятие 2:

Экспериментальное исследование релаксационных колебаний в электрической цепи с газоразрядной лампой.

Тема 17. Магнитное поле постоянных токов

Опыт Эрстеда. Взаимодействие проводников с токами. Магнитное поле макро-токов и микро-токов. Вектор магнитной индукции и вектор напряженности магнитного поля. Принцип суперпозиции. Закон Био-Савара-Лапласа и частные случаи его применения. Графическое изображение магнитного поля. Теорема о циркуляции вектора магнитной индукции. Магнитное поле соленоида и тороида. Закон Ампера. Контур с током в магнитном поле. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле. Устройство электромотора.

Практическое занятие 1:

Расчет индукции магнитного поля по действию на рамку с током. Расчет вращающего момента, действующего на рамку с током со стороны магнитного поля, в приборах магнитоэлектрической системы и в электромоторах.

Практическое занятие 2:

Расчет характеристик магнитного поля проводников с током и систем проводников с током с помощью закона Био-Савара-Лапласа.

Практическое занятие 3:

Расчет характеристик магнитных полей соленоида и тороида с помощью теоремы о циркуляции.

Практическое занятие 4:

Расчет силы, действующей на проводник с током в магнитном поле, вращающего момента, действующего на контур с током в магнитном поле. Расчет работы по перемещению проводника с током в магнитном поле и работы при повороте рамки стоком в магнитном поле.

Лабораторное занятие 1:

Экспериментальное определение горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли.

Лабораторное занятие 2:

Экспериментальное исследование напряженности магнитного поля соленоида.