- •1. Электрические заряды и их взаимодействие, закон Кулона.
- •2. Напряженность электрического поля, принцип суперпозиции.
- •3. Вектор электростатической индукции.
- •4. Потенциал, связь между напряженностью и потенциалом.
- •5. Потенциал точечного заряда, системы точечных и распределенных зарядов.
- •6. Поток вектора напряженности электрического поля.
- •7. Теорема Гаусса и ее применение для расчета электростатических полей.
- •8. Электрическое поле в проводниках, понятие электроемкости.
- •1.Шаровой.
- •9. Основные соотношения и понятия теории диэлектриков.
- •10. Поляризация диэлектриков, все виды.
- •1. Поляризация при деформации.
- •2. Ориентационная поляризация.
- •3. Объемная поляризация.
- •Пьезоэффект.
- •15. Закон Ома (во всех формах). Сторонние силы.
- •16. Закон Джоуля-Ленца (во всех формах).
- •17. Разветвленные цепи. Законы Кирхгофа.
- •18. Основные положения кэтп.
- •19. Закон Ома и Джоуля-Ленца в свете электронных представления.
- •20. Связь между электропроводностью и теплопроводностью. Закон Видемана-Франца.
- •21. Магнитное поле, основная характеристика.
- •22. Закон Ампера.
- •23. Действие магнитного поля на движущиеся заряды, сила Лоренца.
- •24. Эффект Холла.
- •25. Закон Био-Савара-Лапласа.
- •26. Магнитное поле прямолинейного проводника с током.
- •27. Магнитное поле кругового тока.
- •28. Магнитное поле соленоида.
- •29. Закон полного тока.
- •30. Магнитный поток.
- •Теорема Гаусса.
- •31. Закон электромагнитной индукции (Фарадея).
- •32. Явление самоиндукции. Индуктивность.
- •Статическое определение.
- •Динамическое определение.
- •Энергетическое определение.
- •33. Установление тока при замыкании и размыкании цепи с индуктивностью.
- •34. Энергия и плотность энергии магнитного поля.
- •35. Магнитные свойства вещества.
- •36. Магнитные и механические моменты электрона. Гиромагнитное отношение.
- •37. Атом в магнитном поле.
- •38. Диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики.
- •39. Поведение векторов индукции и напряженности на границе раздела двух магнетиков.
- •44. Энергия электромагнитных волн. Вектор Пойнтинга.
- •40. Вихревое электрическое поле.
- •41. Ток смещения.
- •42. Система уравнений Максвелла.
- •43. Волновое уравнение для электромагнитного поля.
- •46. Фазовая и групповая скорости электромагнитных волн.
- •44. Энергия электромагнитных волн. Вектор Пойнтинга.
- •45. Плоская электромагнитная волна.
- •46. Фазовая и групповая скорости электромагнитных волн.
- •43. Волновое уравнение для электромагнитного поля.
1. Поляризация при деформации.
Характерен для ионных диэлектриков и для части молекулярных
В результате появляется двойной электрический слой, который является следствием деформации сдвига положительных и отрицательных ионов.
Раздвижение зарядов будет происходить до тех пор, пока сила, вызывающая перемещение не уравновесится внутренней упругой силой взаимодействия.
При этом электрон и протон образуют диполь.
n – концентрация молекул.
m – масса колеблющегося тела.
- собственная частота колебаний.
Очевидно, при и колебаний с частотой w вследствие резонанса удельный дипольный момент резко возрастает. Тогда возрастает и
Характерная особенность – независимость от температуры.
________________________________________________
2. Ориентационная поляризация.
Характерен для молекулярных диэлектриков, но для таких
Действия внешнего поля на такую молекулу (полярную) сводятся к стремлению повернуть молекулу так, чтобы дипольный момент установился по направлению полю.
Работа по переориентации диполя:
Тепловые колебания между различными уровнями энергии подчиняются статистике Больцмана.
Отношение концентрации молекул по полю и против поля.
Следует, что для полярных молекул сильно зависит от температуры.
Очевидно, если на такой диэлектрик положить новое поле, то диполи перейдут в новое положение за определенное время – время релаксации.
Дипольный диэлектрик – диссипативная система.
Механизм диссипации – трение между молекулами.
Потери будут велики, если время релаксации будет равно периоду колебаний молекул.
________________________________________________
3. Объемная поляризация.
Любой диэлектрик не является идеальным:
1. Либо имеются свободные заряды внутри него – «плохой проводник».
2. Либо имеются заряды, которые могут перемещаться, не переходя при этом на электроды.
Пьезоэффект.
Некоторые кристаллы, не имеющие центросимметрии, при деформации также поляризуются. Это явление – пьезоэффект (прямой пьезоэффект).
При этом величина поляризации оказывается пропорциональна величине деформации, следовательно пропорциональна и механическому напряжению.
Кроме того, при изменении деформации знак поляризации тоже меняется на обратный.
Примечание автора. Далее на примере кристалла кварца рассматриваются 2 вида пьезоэффекта – продольный и поперечный.
Продольный. Если из кристалла вырезать пластинку , перпендикулярную кристаллу … графической оси У, подвергнуть сжатию вдоль этой оси.
Поперечный. Подвергнем растяжению вдоль оси Х.
Для практического использования пьезоэффекта на кристалл накладывают металлические обкладки и включают замкнутую цепь. В цепи будут возникать импульсы тока.
Объяснение этого эффекта. Решетку кристалла можно представить в виде целого атома или группы атомов более простых решеток, которые как бы вставлены друг в друга.
При деформации происходит сдвиг простых решеток друг относительно друга, что вызывает появление у кристалла дипольного момента.
Наблюдается и обратный пьезоэффект. Поляризация сопровождается механическими деформациями. Если на обкладки подать напряжение, то пластины будут растягиваться или сжиматься вдоль Ох, и сжиматься или растягиваться вдоль Оу. Возникнут колебания.
11. Поведение векторов D и E на границе раздела диэлектриков.
Создается поле и как разница между и
Касательная (составляющая ветора Е) не меняется.
Диэлектрич. восприимчивость
Подставляя, получаем:
На границе диэлектриков разрыв нормальной составляющей. Нормальная составляющая изменяется.
Вектор индукции определяется, как
12. Энергия системы зарядов.
Энергия в точке 1 и точке 2.
Потенциал в точке 1 создает заряд и наоборот.
Энергия заряженного проводника.
Если разбить проводник на части, то образуется система зарядов.
Энергия заряженного конденсатора, сила взаимодействия между пластинами плоского конденсатора.
13. Энергия и плотность энергии электр. поля.
Объемная плотность энергии
14. Электрический ток, плотность тока.
Ток – упорядоченное движение зарядов.
Сила тока – скалярная величина, равная электрическому заряду, проходящему через сечение проводника за единицу времени.
Единица измерения – ампер [A].
Если сила тока и его направление не изменяется со временем, то это постоянный ток. В противном случае – переменный.
Для практического распределения тока вводится понятие вектор плотности j. Он всегда направлен вдоль тока и численно равен отношению тока к площади поперечного сечения, по которому он течет.
На неоднородном участке цепи имеет место быть различная плотность тока: