Вопрос№1. Электрический заряд. Дискретность заряда. Закон сохранения электрического заряда. Взаимодействие зарядов. Закон Кулона

Вопрос№1. Электрический заряд. Дискретность заряда. Закон сохранения электрического заряда. Взаимодействие зарядов. Закон Кулона.

Величина называется электрической постоянной; она относится к числу фундаментальных физических постоянных и равна где фарад - единица электрической…

Вопрос№2. Напряженность электростатического поля. Принцип суперпозиции. Расчет напряженности поля тонкого заряженного тела.

. в вакууме .  

Вопрос№3.Электрический диполь и его поле.

Вектор , направленный по оси диполя (прямой, проходящей через оба заряда) от отрицательного заряда к положительному и равный расстоянию между ними,… Вектор, совпадающий по направлению с плечом диполя и равный произведению…

Вопрос№4. Силовые линии электрического поля. Поток вектора. Электрическая теорема Гаусса и ее применение для расчетов полей.

Величина называется потоком вектора напряженности через площадку dS. Единица потока вектора напряженности электростатического поля 1 . Для… Поток вектора напряженности сквозь сферическую поверхность радиуса r,… Этот результат справедлив для замкнутой поверхности любой формы.

Поле равномерно заряженной бесконечной плоскости.

Бесконечная плоскость заряжена с постоянной поверхностной плотностью ( – заряд приходящийся на единицу поверхности). Согласно теореме Гаусса , , откуда

Поле двух бесконечных параллельных разноименно заряженных плоскостей

Поле равномерно заряженной сферической поверхности.

При r>R поле убывает с расстоянием r по такому же закону, как у точечного заряда. Если r' < R, тo замкнутая поверхность не содержит внутри…

Поле объемно заряженного шара.

а внутри его изменяется линейно с расстоянием согласно выражению ().    

Вопрос№5.Работа электрического поля. Теорема о циркуляции напряженности электрического поля. Потенциал. Эквипотенциальная поверхность. Связь потенциала с напряженностью.

Если в электростатическом поле точечного заряда Q из точки 1 в точку 2 вдоль произвольной траектории перемещается другой точечный заряд , то сила, приложенная к заряду, совершает работу.

 

Работа силы на элементарном перемещении dl равна

.

 

Так как , то .

Работа при перемещении заряда из точки 1 в точку 2

не зависит от траектории перемещения, а определяется только положениями начальной 1 и конечной 2 точек.

Работа, совершаемая при перемещении электрического заряда во внешнем электростатическом поле по любому замкнутому пути L, равна нулю, т. е.

.

Силовое поле, обладающее свойством

,

называется потенциальным. Интеграл, стоящий в левой части соотношения наз. циркуляцией вектора Е вдоль замкнутого контура L. Итак, циркуляция вектора напряженности электростатического поля точечного заряда q вдоль произвольного замкнутого контура проведенного в поле, равна нулю. Условие является необходимым и достаточным для того, чтобы поле напряженностью Е было потенциальным.

Формула

справедлива только для электростатического поля.

Потенциал электростатического поля и его связь с напряженностью

Потенциал в какой-либо точке электростатического поля есть физическая величина, определяемая потенциальной энергией единичного положительного… Потенциал поля, создаваемого точечным зарядом Q, равен .

Вопрос№6. Проводник в электрическом поле. Распределение заряда в проводнике. Электростатическое поле в полости.

Если поместить проводник во внешнее электростатическое поле, то на заряды, находящиеся в проводнике, проводника будет действо­вать… На одном конце проводника будет скапливаться избыток положитель­ного заряда,… Индуци­рованные заряды распределяются на внешней поверхности проводника. Явле­ние перераспределения поверхностных…

Вопрос№7. Поверхностная плотность заряда. Граничные условия на границе проводника с вакуума.

 

Граничные условия на границе проводника с вакуумом.

Рассмотрим заряженный проводник. Выберем на нем площадку dS такую малую, что значение вектора E в любой точке одинаково. Сигма=dq/dS=q/S/ Воспользуемся для нахождения вектора Е теоремой Гаусса Ф=E*dS=q/(эпсилант нулевое). Это и есть граничное условие.

 

Вопрос№8. Дифференциальная форма теоремы Гаусса. Уравнение Пуассона. Общая задача электростатики.

Уравнение Пуассона: Уравне́ние Пуассо́на — эллиптическое дифференциальное уравнение в частных производных, которое, среди прочего,… Это уравнение имеет вид: Δφ = f,где Δ — оператор Лапласа или… В трёхмерной декартовой системе координат уравнение принимает форму:

Вопрос№9. Емкость уединенного проводника. Конденсатор. Емкость конденсаторов различной конфигурации. Соединение конденсаторов.

  Из опыта следует, что разные проводники, будучи одинаково заряженными, принимают различные по­тенциалы. Поэтому для…

Плоские 2.Цилиндрические 3. Сферические

  Под емкостью конденсаторапо­нимается физическая величина, равная отношению заряда Q, накопленного в кон­денсаторе, к…

Соединение конденсаторов.

если емкости отдельных конденсаторов , то их заряды равны а заряд батареи конденсаторов

Вопрос№10. Энергия конденсатора. Плотность энергии электрического поля.

Как всякий заряженный проводник, конденсатор обладает энергией, которая в соответствии с формулой (1) равна:  

Энергия электростатического поля. Плотность энергии электростатического поля.

  Подставим: – выражением для емкости плоского конденсатора:

Вопрос№11.Поляризация диалектриков. Связанные заряды. Вектор поляризации. Диэлектрическая проницаемость.

Соответственно трем группам диэлектриков различают три вида поляризации: ориентационная, илидипольная, поляризация диэлектрика с полярными… Связанные заряды. В результате процесса поляризации в объеме (или на… Безразмерная величина

Вопрос№12.Теорема Гаусса для электрического поля в веществе. Электрическое смещение. Граничные условия на границе раздела диэлектриков.

Теорема.

Напряженность электростатического поля, согласно Е=Е0/(1+)=Е0/e, зависит от свойств среды: в однородной изотропной среде напряженность поля Е… D=e0eE. Используя формулы e =1+ и Р=e0Е, вектор электрического смещения можно выразить как

P — дипольный момент одной молекулы.

Граничные условия на границе раздела диэлектриков: 1.если при применении т. Гаусса необходимо выбирать воображаемую замкнутую… 2.если мы рассматриваем поверхность, то в качестве нормалей обязательно должны использоваться внешние нормали.(рис.…

Вопрос№13. Электрически ток и его характеристики. Условия существования тока. Закона Ома и Джоуля-Ленца в дифференциальной форме.

Виды электрического тока: 1. ток проводимости - движение свободных электрических зарядов заряженных… 2. конвекционный ток - перенос электрических зарядов заряженными макроскопическими телами;

Закон Ома. (для плотности тока)

Закон Ома можно представить в дифференциальной форме. Подставив выражение для сопротивления в закон Ома, получим ,где величина, обратная удельному сопротивлению, - называется удельной… Закон Джоуля — Ленца дифференциальной форме

Вопрос№14.Стороние силы. ЭДС. Закон Ома для участка цепи с источником ЭДС. Закон Джоуля-Ленца в интегральной форме.

Против сил электрического поля могут действовать только силы неэлектрического происхождения, поэтому такие силы называются сторонними. Сторонние силы — это силы неэлектрического происхождения, которые в отличие от… Примеры сторонних сил: - механические; - химические; - магнитные; - теплового движения и т.д.

Закон Ома для участка цепи

Вопрос№15. Правила Киргофа и расчет электрических цепей. Электрическая цепь- это система соединенных между собой токопроводящих элементов цепи. Если цепь состоит только из…

Вопрос№16. Магнитное поле. Сила Лоренца и сила Ампера. Вектор магнитной индукции.

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.

Источники магнитного поля

Основной силовой характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции (вектор индукции магнитного поля). Вектор магнитной индукции В численно равен отношению силы, действующей на…

Сила Лоренса.

Направление силы Лоренса «правило левой руки»:если ладонь левой руки расположить так, чтобы вектор магнитной индукции В входил в ладонь, а 4 пальца… Сила Ампера – сила, действующая на проводник с током в магнитном… Из этого выражения вытекает физ. Смысл понятия магнитной индукции. Магнитная индукция – это основная характеристика…

Вопрос№17.Закон Био-Савара. Принцип супер позиции. Магнитное поле прямолинейного тока и кругового поля.

*   Idl – элемент тока; - магнитная постоянная;r – радиус-вектор , проведённый от середины элемента тока к точке, в…

Вопрос№18. Виток с током в магнитном поле. Момент сил, действующих на виток с током в магнитном поле.

Виток с током в магнитном поле

Возникнувший момент сил Ампера стремится повернуть контур так, чтобы момент сил , действующих на контур стал =0.Данное утверждение является основой… Магнитный момент. Любой виток с током обладает магнитным моментом. ;;[]= 1 А*м2

Вопрос№19. Теорема Гаусса для магнитного поля. Закон полного тока. Магнитное поле соленоида.

Магнитным потоком сквозь малую поверхность площадью dS наз. физическая величина dФ=BdS=BndS=BdScos(B^n)где dS=n;n-единичный вектор нормали к площадке.

Магнитный поток сквозь произвольную поверхность S Фm=

Теорема Гаусса

Пусть ток I течет по проводнику, намотанному по винтовой линии на поверхность… Опыт и расчет показывают, что чем длиннее соленоид, тем меньше индукция магнитного поля снаружи его. Для бесконечно…

Вопрос№22. Масс-спектрометр. Принцип работы и применение.

Любая заряжённая частица обладает индивидуальным параметром – удельным зарядом (q/m) Стандартный метод – отклонение частицы в магнитом поле.

Вопрос№23. Эффект Холла. Постоянная Холла.

Американский физик Холл провел эксперимент, в котором пропускал постоянный ток…

Вопрос№24.Явление электромагнитной индукции. ЭДС индукции, возникающая в движущихся проводниках. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца.

Явление электромагнитной индукции

Закон электромагнитной индукции

Знак минус в формуле является математическим выражением правила Ленца — обшего правила для нахождения направления ин дукционного тока, выведенного в… Правило Ленца:При всяком изменении магнитного потока сквозь поверхность,…

Вопрос№25.Явление самоиндукции. Индуктивность. Индуктивность длинного соленоида.

L= называется индуктивностью контура - коэффициент пропорциональности между электрическим током, текущим в каком-либо замкнутом контуре и магнитным… Наиболее эффективный способ получения большой индуктивности – это… N- число витков.

Вопрос№26. Магнитное поле в веществе. Молекулярные токи. Намагниченность. Магнитная проницаемость.

. В 19в. Ампер выдвинул гипотезу, о том что магнитные свойства веществ… Развитие квантовой теории атома показало, что у электронов имеется спиновый ???? магнитный момент. Ещё магнитным…

Вопрос№27. Пара-диамагнетики и их свойства. Элементарная теория диамагнетизма.

Все вещества при рассмотрении их магнитных свойств принято называть магненитками.Три основные группы магнетиков: Диамагнетики; Парамагнетики; Ферромагнетики; Диамагнетикаминазывают вещества, которые намагничиваются во внешнем магнитном поле в направлении, противоположном…

Элементарная теория диамагнетизма.

Вопрос№28.Ферромагнетики и их свойства.

Ферромагнетики – вещества обладающие спонтанной намагниченостью. Ферромагнетики с узкой петлёй гистерезиса называются мягкими, с широкой жёсткими.… Помимо способности сильно намагничиваться, ферромагнетики обладают рядом… Характерной особенностью ферромагнетиков является сложная нелинейная зависимость между индукцией B и напряженностью H.…

Вопрос№29.Максвелловская трактовка закона электромагнитной индукции. Обобщение теоремы о циркуляции электростатического поля на случай переменных полей.

Максвелл высказал гипотезу, что всякое переменное магнитное поле возбуждает в окружающем пространстве электрическое поле, которое и является причиной возникновения индукционного тока в контуре. Согласно представления Максвелла, контур, в котором появляется э.д.с., играет второстепенную роль, являясь своего рода лишь “прибором”, обнаруживающим это поле.

Итак, по Максвеллу, изменяющееся во времени магнитное поле порождает электрическое поле , циркуляция которого равна:

, (1)

где - проекция вектора на направление . Учитывая, что получим:

Известно, что циркуляция вектора напряженности электростатического поля ( обозначим его ) вдоль любого замкнутого контура равна нулю:

(2).

 

 

Вопрос№30. Ток смещения. Обощение закона полного тока на случай переменных полей.

Ток смещения.

Рассмотрим цепь переменного тока, содержащую конденсатор. Между обкладками заряжающегося и разряжающего конденсатора имеется переменное… По Максвеллу, переменное электрическое поле в конденсаторе в каждый момент времени создает такое магнитное поле, как…

Вопрос№31. Система уравнений Максвелла в интегральной форме. Материальные уравнения. Скорость распространения электромагнитных возмущений.

В основе теории Максвелла лежат четыре уравнения: 1. Электрическое поле может быть как потенциальным , так и вихревым, поэтому…

Материальные уравнения

В слабых электромагнитных полях, сравнительно медленно меняющихся в пространстве и во времени, в случае изотропных, неферромагнитных и… СИ: где введены безразмерные константы: — диэлектрическая восприимчивость и — магнитная восприимчивость вещества…

Скин-эффект и его элементарная теория.

Если сплошные проводники нагревать токами высокой частоты, то в результате скин-эффекта происходит нагревание только их поверхностного слоя. На этом…  

Генератор переменного тока. Емкость, индуктивность и активное сопротивление в цепи переменного тока. Закон Ома для переменных токов.

Вынуждены колебания можно рассматривать как протекание в цепи, обладающей ёмкостью, индуктивностью и активным сопротивлением, переменного тока,… Этот ток изменяется по закону: Амплитуда тока определяется амплитудой напряжения , параметрами цепи C, R, L и частотой :

Затухающие колебания в колебательном контуре. Коэффициент затухания и логарифмический декремент затухания колебаний.

Колебательный контур- это простейшая электрическая цепь, где можно наблюдать электромагнитные колебания, состоящая из конденсатора и катушки…

Вынужденные колебания в колебательном контуре . Резонанс.

Это незатухающие колебания заряда q, I, U в к.к. или электрической цепи, вызванные периодически изменяющейся ЭДС. Переменный электрический ток представляет собой вынужденные электрические колебания, при которых сила тока…

Работа и мощность переменного тока. Действующее значение тока и напряжения.

*** Воспользуемся формулой :