- •1 Электрический заряд и его свойства. Законы сохранения и квантования заряда. Взаимодействия зарядов. Закон Кулона. Характеристики неточечных зарядов.
- •2.Электрическое поле, его характеристики- напряженность, индукция и потенциал. Графическое изображение полей. Поле точечного заряда. Сложение электрических полей.
- •3.Метод вычисления напряженности. Применение принципа суперпозиции для вычисления электрических полей неточечных зарядов. Напряжённость электрического поля точечного заряда
- •4.Поток напряженности электрического поля. Теорема Остроградского-Гаусса. Примеры применения теоремы Гаусса для расчета электрических полей.
- •Циркуляция вектора напряженности
- •6.Связь между напряженностью эл. Поля и потенциалом. Градиент потенциала. Вычисление потенциала для неточечных зарядов.
- •7.Микроскопическое строение диэлектрика. Жесткий и мягкий диполь в электрическом поле.
- •8.Поляризация диэлектрика. Вектор поляризации, диэлектрическая восприимчивость. Поверхностные связанные заряды.
- •9.Электрическое поле в диэлектрике. Физический смысл относительной диэлектрической проницаемости. (Связь векторов поляризации, напряженности и индукции).
- •10.Сегнетоэлектрики, диэлектрический гистерезис, домены. Пьезоэлектрический эффект.
- •11.Проводники. Условия равновесия зарядов в проводнике. Распределение избыточных неподвижных зарядов в проводнике.
- •Равновесное распределение зарядов на проводниках.
- •12.Проводники во внешнем электрическом поле. Возникновение наведенного заряда на проводнике.
- •13.Электроемкость. Емкость шара. Заземление. Емкость конденсатора, системы конденсаторов.
- •14. Энергия системы точечных зарядов. Энергия заряженного проводника. Энергия эл. Поля. Плотность энергии эл. Поля.
- •15.Постоянный электрический ток. Основные понятия: сила тока, эдс, напряжение, разность потенциалов, сопротивление проводника и полупроводника.
- •]Эдс индукции
- •Электрический ток в полупроводниках
- •16.Закон Ома в интегральной форме для однородного и неоднородного участков и замкнутой цепи. Закон Ома в дифференциальной форме .
- •2.3 Законы Ома в интегральной форме
- •2.3.1 Закон Ома в дифференциальной форме
- •18. Классическая электронная теория электропроводности. Вывод закона Ома.
- •19.Вывод закона Джоуля-Ленца. Недостатки классической теории.
- •20. Правила Кирхгофа. Их применение в расчета сопротивления проводников. Первый закон
- •Второй закон
- •21. Магнитное поле. Вектор магнитной индукции. Напряженность магнитного поля. Закон Био-Савара-Лапласса.
- •22.Применение закона Био-Савара-Лапласса для расчета индукции магнитного поля прямого тока.
- •23.Применение закона Био-Савара-Лапласса для расчета индукции магнитного поля в центре на оси кругового тока. Магнитный момент кругового тока.
- •24. Закон Ампера. Взаимодействие прямых длинных параллельных токов.
- •Два параллельных проводника
- •25.Магнитный диполь. Поведение магнитного диполя в однородном и неоднородном магнитном поле.
- •26.Вихревой характер магнитного поля. Закон полного тока, его применение для расчета магнитного поля соленоида и тороида. Вихревой характер магнитного поля
- •27. Магнитный поток. Теорема Гаусса для магнитного поля. Работа, совершаемая при перемещение проводника и рамки с током в магнитном поле.
- •Теорема Гаусса для магнитной индукции
- •28. Сила Лоренца, ее характеристики. Формула Лоренца. Движение заряженных частиц в магнитном и электрическом поле.
- •29.Эффект Холла, его объяснение.
- •Свойства
- •30.Магнетики. (Электронные микротоки в атоме). Прецессия электронов в атоме в магнитном поле. Магнитные свойства атомов и молекул.
- •Определение
- •Магнитный момент атома
- •31.Магнитное поле в веществе, сущность намагничивания. Вектор намагничивания. Магнитная восприимчивость и относительная магнитная проницаемость вещества.
- •32. Виды магнетиков(диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики) Зависимость их свойств от напряженности магнитного поля.
- •33.Ферромагнетики. Явление гистерезиса. Домены(в 10 вопросе). Точка Кюри.
- •34. Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея. Правила Ленца. Связь явления эми и закона сохранения энергии.
- •Физическая суть правила
- •35. Причины возникновения эдс индукции в неподвижном контуре, вращающимся контуре, движущимся проводнике.
- •36.Явление самоиндукции. Эдс самоиндукции. Индуктивность. Изменение тока в цепи при включении эдс.
- •38.Применение явления эми. Токи Фуко. Скин-эффект. Явление взаимной индукции. Трансформаторы.
- •39.Энергия магнитного поля. Плотность энергии магнитного поля.
- •40.Колебательный контур без активного сопротивления. Свободные электрические колебания. Параметры колебаний.
- •Характеристики
- •41.Затухающие электрические колебания. Логарифмический декремент затухания.
- •42.Вынужденые электрические колебания. Переменный ток.
- •43.Резонанс напряжений. Резонанс токов. Мощность в цепи переменного тока.
- •44.Электромагнитное поле. Теория Максвелла. Понятие о токе смещения.
- •[Править]Точная формулировка
- •45.Интегральные уравнения Максвелла.
- •46.Электромагнитные волны. Излучение эмв. Свойства эмв. Шкала эмв.
- •Шкала электромагнитных волн
19.Вывод закона Джоуля-Ленца. Недостатки классической теории.
К концу свободного пробега электрон приобретает скорость , и, следовательно, дополнительную кинетическую энергию, средняя величина которой
Столкнувшись с ионом, электрон по предположению полностью теряет приобретенную им за время пробега скорость, и передает энергию кристаллической решетке. Эта энергия идет на увеличение внутренней энергии металла, проявляющееся в его нагревании. Каждый электрон претерпевает за секунду в среднем 1/t соударений, сообщая всякий раз решетке энергию . Следовательно, в единице объема за единицу времени должно выделяться тепло
где n - число электронов проводимости в единице объема. Величина есть не что иное, как удельная мощность тока. Множитель при совпадает со значением (18.3) для закона Ома. Таким образом. Мы пришли к выражению закона Джоуля-Ленца в дифференциальной форме.
Теоретические результаты, получаемые по уравнению Видемана-Франца, хорошо согласуются с экспериментальными. Однако позднее выяснилось, что это совпадение оказалось случайным. В целях корректировки вышеуказанного уравнения Лоренц применил к электронному газу статистику Максвелла-Больцмана, позволяющую учитывать распределение электронов по скоростям, и пришел к результататам, резко отличавшихся от опытных. Т.е. классическая теория дает только теоретическое обоснование закона В-Ф.
20. Правила Кирхгофа. Их применение в расчета сопротивления проводников. Первый закон
Первый закон Кирхгофа (Закон токов Кирхгофа, ЗТК) гласит, что алгебраическая сумма токов в любом узле любой цепи равна нулю (значения вытекающих токов берутся с обратным знаком):
Иными словами, сколько тока втекает в узел, столько из него и вытекает. Данный закон следует из закона сохранения заряда. Если цепь содержит узлов, то она описывается уравнениями токов. Этот закон может применяться и для других физических явлений (к примеру, водяные трубы), где есть закон сохранения величины и поток этой величины.
Второй закон
Второй закон Кирхгофа (Закон напряжений Кирхгофа, ЗНК) гласит, что алгебраическая сумма падений напряжений по любому замкнутому контуру цепи равна алгебраической сумме ЭДС, действующих вдоль этого же контура. Если в контуре нет ЭДС, то суммарное падение напряжений равно нулю:
для постоянных напряжений
для переменных напряжений
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
21. Магнитное поле. Вектор магнитной индукции. Напряженность магнитного поля. Закон Био-Савара-Лапласса.
Магни́тное по́ле — силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом, независимо от состояния их движения[1], магнитная составляющая электромагнитного поля[2]
Магнитное поле может создаваться током заряженных частиц и/или магнитными моментами электронов в атомах (и магнитными моментами других частиц, хотя в заметно меньшей степени) (постоянные магниты).
|
|
Вектор магнитной индукции. Вектор магнитной индукции (В) – аналог напряженности электрического поля. Основной силовой характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции. |
|
Направление этого вектора для поля прямого проводника с током и соленоида можно определить по правилу буравчика: если направление поступательного движения буравчика (винта с правой нарезкой) совпадает с направлением тока, то направление вращения ручки буравчика покажет направление линий магнитной индукции. Вектор магнитной индукции направлен по касательной к линиям. |
|
На практике удобно пользоваться следующим правилом: если большой палец правой руки направить по току, то направление обхвата тока остальными пальцами совпадет с направлением линий магнитной индукции. |
|
Модуль вектора магнитной индукции Магнитная индукция В зависит от I и r, где r — расстояние от проводника с током до исследуемой точки. Если расстояние от проводника много меньше его длины (т. е. рассматривать модель бесконечно длинного проводника), то ,
где k — коэффициент пропорциональности. Подставляя эту формулу в уравнение для силы взаимодействия двух проводников с током, получим F=B .I.ℓ. Отсюда .
Таким образом, модуль вектора магнитной индукции есть отношение максимальной силы, действующей со стороны магнитного поля на участок проводника с током, к произведению силы тока на длину этого участка. |
|
Единица измерения в СИ - тесла (Тл). Единица названа в честь сербского электротехника Н. Тесла. |
|
1)Закон Био-Савара-Лапласса. Напряженность магнитного поля. Магнитное поле постоянных токов различной формы изучалось французскими учеными Ж. Био (1774—1862) и Ф. Саваром (1791 —1841). Результаты этих опытов были обобщены выдающимся французским математиком и физиком П. Лапласом.
Закон Био — Савара — Лапласа для проводника с током I, элемент которого dl создает в некоторой точке А (рис. 164) индукцию поля dB, записывается в виде
г де dl — вектор, по модулю равный длине dl элемента проводника и совпадающий по направлению с током, r — радиус-вектор,
проведенный из элемента dl проводника в точку А поля, r — модуль радиуса-вектора г. Направление dB перпендикулярно dl и r, т. е. перпендикулярно плоскости, в которой они лежат, и совпадает с касательной к линии магнитной индукции. Это направление может быть найдено по правилу нахождения линий магнитной индукции (правилу правого винта): направление вращения головки винта дает направление dB, если поступательное движение винта соответствует направлению тока в элементе.
Модуль вектора dB определяется выражением
где а — угол между векторами dl и г.