- •1. Электрический заряд. Дискретность заряда. Закон Кулона.
- •2. Напряженность Эл.П. Принцип суперпозиции.
- •3. Работа электростатического поля. Потенциал.
- •4. Связь напряженности с потенциалом Эл.П.
- •60 Применение теоремы Гаусса к расчету электростатических полей
- •70 Статическое поле в веществе. Электрический диполь. Поляризованные заряды. Поляризованность
- •13. Энергия электрических зарядов заряженных проводников и конденсаторов.
- •17. Законы Ома и Джоуля - Ленца в дифференциальной форме
- •18. Правило Киргоффа расчёта разветвлённых электр.Цепей.
- •20. Закон Ома в классической электронной теории
- •21. Сила Ампера. Вектор магнитной индукции
- •22. Закон Био-Савара-Лапласа
- •23. Магнитное поле прямолинейного проводника с током.
- •24. Определение единицы силы тока-Ампера
- •26. Закон полного тока
- •27. Принцип закона полного тока к расчёту магнит поля тороида и длинного соленоида.
- •28. Сила Лоренца
- •29. Эффект Холла. Мгд генератор (магнитогидродинамический)
- •30. Магнитный поток. Теорема Остроградского-Гаусса.
- •31. Контур и виток с током в магнитном поле.
- •32. Явление электромагнитной индукции. Правило Ленца.
- •33. Фарадеевская и Максвеловская трактовка явления электромагнитной индукции
- •34° Самоиндукция. Индуктивность. Коэффициент взаимной индукции.
- •35° Магнитная энергия тока. Плотность магнитной энергии.
- •36. Магнитное поле в веществе. Намагниченность.
- •37. Напряженность магнитного поля.
- •38. Типы магнетиков. Диа- и парамагнетики.
- •39. Феромагнетики. Доменная структура. Техническая кривая намагниченности.
- •40. Ток смещения. С-ма ур-ий электродинамики Максвела в интегр. Форме.
- •41. Уравнения электродинамики Максвелла в дифференциальной форме.
- •42. Скорость распространения электромагнитных возмущений. Волновое уравнение.
- •44. Интерференция света. Когерентность и монохромотичность световых волн. Оптическая длина пути. Время и длина когерентности.
- •45. Расчет интерференциальной картины двух источников
- •46. Интерференция света в тонких пленках
- •47. Дифракция света
- •48. Приближения Френеля. Метод зон Френеля.
- •49. Дифракция Френеля на угол отверстия.
- •51. Дифракционная решётка.
- •52. Принцип голографии.
- •53. Дифракция на пространственной решетке. Формула Вульфа-Брэгга.
- •54. Излучение Вавилова-Черенкова.
- •60. Дисперсия света в области нормальной и аномальной дисперсии.
- •61. Поглащение и рассеивание света
- •55. Поляризация световой волны при отражении. Закон Брюстера.
- •56. Двойное лучепреломление.
- •59° Поляроиды и поляризационные призмы.
- •58. Поляризация света. Закон Малюса .
- •59. Искусственная оптическая анизотропия. Эффект Керра.
- •62. Контактная разность потенциалов. Законы Вольта.
- •63. Термоэлектричество. Эффект Зеебека (1821).
- •64. Эффекты Пельтье и Томсона.
- •65. Пьезоэлектрический и пироэлектрический эффекты.
20. Закон Ома в классической электронной теории
Основные положения классической электронной теории Mе:
-
в Mе имеющих поликристаллическую структуру имеются свободные электроны: электроны положительности, электронный газ;
-
электроны участвуют в упорядоченном и хаотическом движениях. Упорядоченные движения описываются механикой Ньютона: F=ma
-
хаотическое движение электрона описывается моделью идеального газа, подчиняющегося классической статистике Максвелла-Больцмана.
-
между кристаллической решеткой Ме и электронами проводимости устанавливается тепловое равновесие.
Получим дифференциальную форму закона Ома из электронной связи:
плотность j связана с концентрацией электронов n, зарядом e, скоростью упорядоченного движения <v> соотношением:
j=en<v>, I=q/t=enV/t=enSl/t=enSv, I/S=env, j=en<v>
Пусть «е» при соудар с узлом кристаллической решетки полностью передает всю энергию решетке и нач движение с vo=0. Под действ эл-кого поля с напряженностью E на «е» будет действ сила: F=eE. Тогда «е» приобретает ускорение: a=F/m=eE/m. Мax скорость электрона в конце свободного пробега будет равна: vmax=a<τ>; <τ> - среднее время свободного пробега. vmax=eE/m<τ>. Т.к. движение электрона равноускоренное, то скорость электрона равна: . Ср время свободного пробега <τ> равно отношению ср длины св проб <l> к ср скор хаотического движения электронов <u>: <τ> =<l>/<u>. <v>=eE<l>/2m<u>. В этом случае мы пренебрегаем скоростью упорядоченного движения электронов в сравнении со скоростью хаотического, теплового движения электронов: <u> >> <v>: Т обр пол: j=e·n·e·E<l>/2m<u>=δE; δ=e2n<l>/2m<u> - электропроводность (j= δE). Если бы «е» не сталкивались с узлами решетки, то ср длина своб пробега l=∞ и электропроводность δ=∞ и не было бы эл-кого сопротивления. Тогда электрическое сопротивление мет в классической электронной теории вызвано столкновением свободных электронов с ионами решетки. По классической теории удельное сопротивление ρ=1/δ пропорционально средней скорости теплового движения <u>: <u>=√(8kT/2m)~√T. из опыта вытекает, что ρ=ρо(1+αT)
Классическая электронная теория расходится с опытом потому, что:
-
движение электронов в Ме описывается не II законом Ньютона, а уровнением квантовой механики Шредингера;
-
поведение эл. газа подчиняется не классической теории Максвелла-Больцмана, а Ферми- Дирака;
-
при низких температурах взаимодействие между электронами доминирует над взаимодействием между электронами и решеткой.
В квантовой механике электроны проявляют волновые свойства и тогда сопротивление Ме обусловлено рассеиваньем электронных волн на квантах колебаний узлов кристаллической решетки – фононах.
21. Сила Ампера. Вектор магнитной индукции
Оп путем было устан, что движущиеся эл-кие заряды, т. е. токи создают магнитные поля. Магнитное поле проявляется под действием сил магнитного взаимодействия. Магнитное поле в отличие от эл-кого действует только на движ заряды, на покоящиеся заряды не действует. (монополь – магнитный заряд) Сп-сть магнитного поля вызывать мех силу в каждой точке поля, действ на элемент тока Id(в-р)l хар-тся магнитной индукцией (вектор) B. Эл-т тока Id(в-р)l есть произв силы тока I на беск малый отрезок проводника d(в-р)l, направл по току. dI(в-р)l играет роль пробного заряда в электростатике. Ампер эксп-но установил, что сила d(в-р)F действ на элемент тока Id(в-р)l с индукцией (в-р) B равна: – закон Ампера (сила Ампера). Если проводник прямолинейный и магнитное поле однородное (одинаковое в каждой точке), интегрируя последнее выражение, получаем: . Направление силы Ампера (в-р)F опр по правилу в-рного произведения. Сила (в-р)F ┴-а пл-сти, в кот лежат в-ры l и B и напр силы (в-р)F опред правилом правого винта: «если рукоятка правого винта вращается от первого вектора l ко второму ве-ру B на кратчайший угол, то поступательное движ винта указ направление силы (в-р)F». Модуль силы Ампера: . Сила Ампера нецентральная, т. е. зависит от ориентации проводника с током в магнитном поле. Из з-на Ампера обычно определяют магнитную индукцию (в-р) B. Пусть проводник прямолинейный и ┴-ый однородному магнитному полю (в-р) B: F=IlB, B=F/Il. Магнитная индукция (вектор) B – силовая, в-ная хар-ка магнитного поля, числ равная силе, действ- со стороны однородного магнитного поля на единицу длины проводника, по которому течет ток =1А и расположение проводника ┴-о напр магнитного поля. Ед изм В в системе СИ явл Тесла (Тл). 1 Тесла – магнитная индукция такого однородного магнитного поля, кот действует с силой 1Н на каждый метр длины проводника с током 1А и расположенное ┴-о магнитному полю: 1Тл=1Н/(1А*1м). Из опытов вытекает, что для магнитных полей справедлив принцип суперпозиции: . Поле (в-р) B, порожденное несколькими движущими зарядами или токами, равно в-рной сумме полей (в-р)Bi, порожденных каждым зарядом или током в отдельности. Магнитное поле, как и эл-кое, изображается магнитными силовыми линиями – линиями (в-р) B. Линии магнитной индукции (в-р) B – это линии, касат к кот в каждой точке совпадают с напр в-ра B. Линии (в-р) B всегда замкнуты, что указывает на вихревой характер магнитного поля, на отсутствие магнитных зарядов, на кот могли бы начинаться и заканчиваться силовые линии. По густоте силовых линий судят о величине магнитного поля; там где силовые линии редкие – магнитное поле слабое.
Линии индукции прямолинейного проводника с током представляют собой концентрические окружности, центры которых лежат на оси тока.
При поступательном движении правого винта направление вращения рукоятки винта указывает направление силовых линий.