- •Вопрос 1. Электрический заряд, его свойства. Закон Кулона. Характеристики равномерно распределенного заряда.
- •Вопрос 2. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции полей. Поле точечного заряда. Электрический диполь.
- •Вопрос 3. Поток вектора напряженности. Теорема Гаусса для электростатического поля в вакууме.
- •Вопрос 4. Применение теоремы Гаусса к расчету поля бесконечной плоскости, обладающей равномерно распределенным зарядом, поля двух параллельных бесконечных разноименно заряженных плоскостей.
- •Вопрос 5. Теорема о циркуляции вектора напряженности электростатического поля. Работа сил электростатического поля.
- •Работа сил электрического поля.
- •Вопрос 6. Потенциал электростатического поля. Напряженность как градиент потенциала. Эквипотенциальные поверхности. Потенциал поля точечного заряда.
- •Вопрос 7. Диэлектрики. Поляризация диэлектриков. Поляризованность. Поле внутри диэлектриков.
- •Вопрос 8. Электроемкость. Конденсаторы. Емкость плоского конденсатора. Виды соединения конденсаторов.
- •Вопрос 9. Энергия электрического поля (системы зарядов, заряженного конденсатора, энергия электростатического поля)
- •Вопрос 10. Постоянный электрический ток. Сила тока, электродвижущая сила и напряжение.
- •Вопрос 11. Закон Ома для участка цепи, для неоднородного участка, для замкнутого контура. Последовательное и параллельное соединение проводников.
- •Вопрос 12. Работа и мощность тока. Мощность, выделяющаяся во внешней цепи. Закон Джоуля - Ленца.
- •Закон Джоуля – Ленца:
- •Вопрос 13. Правила Кирхгофа для расчета разветвленных цепей.
- •Вопрос 14. Магнитное поле и его характеристики. Закон бсл и его применение к расчету магнитного поля прямого и кругового тока.
- •Вопрос 15. Закон Ампера. Взаимодействие параллельных токов. Сила Лоренца.
- •Вопрос 16. Теорема о циркуляции вектора магнитной индукции и ее применение к расчету магнитного поля тороида и соленоида.
- •Вопрос 17. Поток вектора магнитной индукции. Теорема Гаусса для вектора магнитной индукции. Рамка с током в магнитном поле.
- •Вопрос 18. Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле. Рамка с током в магнитном поле.
- •Вопрос 19. Электромагнитная индукция. Закон Фарадея. Правило Ленца. Вращение рамки в магнитном поле.
- •Вопрос 20. Явление самоиндукции. Токи при размыкании и замыкании цепи. Явление взаимной индукции.
- •Вопрос 21. Энергия магнитного поля тока в контуре. Энергия магнитного поля соленоида.
- •Вопрос 22.
- •Вопрос 23. Ток смещения. Уравнения Максвелла в интегральной форме.
- •Вопрос 24. Колебательные процессы. Гармонические колебания и их характеристики. Физический и математический маятники.
- •Вопрос 25. Гармонические механические колебания. Дифференциальное уравнение и его решение. Энергия механических колебаний.
- •Вопрос 26. Гармонические механические колебания. Дифференциальное уравнение и его решение. Скорость, ускорение, сила механических колебаний.
- •Вопрос 27. Вывод и анализ решения дифференциального уравнения затухающих механических колебаний. Декремент, логарифмический декремент затухания.
- •Вопрос 28. Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний под действием гармонической силы. Резонанс. Резонансные условия.
- •Вопрос 29. Упругие волны. Уравнения плоской и сферической волны. Волновое уравнение.
- •Уравнение плоской волны
- •Уравнение сферической волны
Работа сил электрического поля.
Рассмотрим работу, которую совершает поле по перемещению второго заряда.
Работа по перемещению
– проекция перемещения dl на направление радиус-вектора
- работа КС за счет убыли энергии
Сравним:
Если r -> 0, то .
Потенциал:
Таким образом, работа:
Вопрос 6. Потенциал электростатического поля. Напряженность как градиент потенциала. Эквипотенциальные поверхности. Потенциал поля точечного заряда.
Потенциал в какой-либо точке поля – физическая величина, которая определяется работой по перемещению единичного заряда в данную точку поля.
Чтобы получить математическое выражение для потенциала поля, выразим работу двумя выражениями:
- работа КС за счет убыли энергии
Сравним:
Если r -> 0, то .
Потенциал:
Таким образом, работа:
Электростатическое поле можно изобразить с помощью поверхностей, которые называются эквипотенциальные (поверхности одинакового потенциала). Для точечного заряда – сферы, в поле равномерно заряженной плоскости – это плоскости, параллельные данной.
Линии напряженности перпендикулярны ЭП.
Проекция вектора напряженности на направление r равна производной потенциала со знаком «минус». То есть напряженность показывает, в каком направлении убывает потенциал.
Потенциал поля точечного заряда Q в однородной изотропной среде с диэлектрической проницаемостью :
Вопрос 7. Диэлектрики. Поляризация диэлектриков. Поляризованность. Поле внутри диэлектриков.
Диэлектрик (изолятор) — вещество, плохо проводящее или совсем не проводящее электрический ток. Концентрация свободных носителей заряда в диэлектрике не превышает 108 см−3. Основное свойство диэлектрика состоит в способности поляризоваться во внешнем электрическом поле.
По своим электрическим свойствам диэлектрики можно разделить на неполярные и полярные.
К неполярным относятся тела, в молекулах которых «центры тяжести» положительных и отрицательных зарядов совпадают. Электрический момент неполярных молекул равен нулю. В основном это различные газы.
К полярным относятся молекулы, у которых центр тяжести положительных и отрицательных зарядов не совпадают. Дипольный электрический момент .
Например, вода.
При внесении диэлектриков во внешнее электрическое поле:
- неполярный: молекулы деформируются, так как деформируются электронные оболочки. Положительные заряды смещаются в сторону поля, отрицательные – в противоположную. Происходит поляризация. Молекулы приобретают электрический дипольный момент (индуцированный). Заряды, оказавшиеся на поверхности диэлектрика, создают внутри диэлектрика поле, противоположно направленное внешнему.
- полярный: в отсутствии внешнего поля имеют общий суммарный электрический момент дипольный, равный нулю, так как в результате хаотичного движения молекулы ориентируются самым произвольным образом. Под действием внешнего электрического поля молекулы поворачиваются по полю, выстраиваются таким образом, что внутри диэлектрика электрические поля компенсируют друг друга, а поле внутри диэлектрика создается зарядами, оказавшимися на поверхности.
Поляризованность диэлектрика – явление поляризации диэлектрика (то есть возникновения поверхностных зарядов) характеризуется поляризованностью.
Поляризованность – сумма всех электрических моментов молекул, деленных на объем, в котором эти молекулы находятся.
Поместим образец диэлектрика в однородное электрическое поле, которое создается двумя бесконечными параллельными пластинами с поверхностной плотностью заряда . На поверхности диэлектрика появляются связанные заряды с поверхностной плотностью сигма. Эти заряды появляются в результате поляризации.
Результирующее поле внутри диэлектрика -
Диэлектрическая проницаемость среды показывает, во сколько раз внешнее поле ослабляется диэлектриком.