Магнитное поле соленоида Элементы теории ферромагнетизма. Явление самоиндукции. Индуктивность проводников Резонансные явления в колебательном контуре Основы классической теории электропроводности металлов

Физика курс лекций Теория электромагнитного поля

В основе электромоделирования лежит математическая аналогия различного рода физических полей и поля электрического тока в проводящей среде. Рассмотрим поле в однородном диэлектрике при отсутствии свободных зарядов и поле постоянного тока в однородной проводящей среде. Основные дифференциальные уравнения этих полей: Электрические поля потенциальны и их потенциалы удовлетворяют уравнению Лапласа

Основы классической теории электропроводности металлов.

Какой вывод следует из опыта Рикке? На основании чего в опыте Толмена и Стюарта делается вывод о том, что носителями тока в металлах являются свободные электроны?

Как формулируются основные положения классической теории электропроводности металлов Друде – Лоренца? Какие следствия вытекают из этой теории?

Какую зависимость удельного сопротивления металлов от температуры предсказывает теория Друде – Лоренца? Каковы затруднения теории?

Существует ли физическая связь между электропроводностью и теплопроводностью металлов? Как формулируется закон Видемана – Франца?

Какова природа электрического сопротивления металлов с точки зрения классической теории? Что Вы знаете о явлении сверхпроводимости металлов и высокотемпературной сверхпроводимости диэлектриков (керамик)? Чем отличается сверхпроводник от идеального проводника? Теория электромагнитного поля Решение задач по физике примеры

Лекция 7. Электрический ток в различных средах.

Какова природа носителей тока в газах? Что такое самостоятельный и несамостоятельный газовые разряды? Какой вид имеет вольтамперная характеристика (ВАХ) газового разряда? Какие виды газового разряда Вы знаете?

Что является носителями тока в электролитах? Как формулируются основные законы электролиза Фарадея? Где применяется электролиз?

В чем состоит явление термоэлектронной эмиссии, как это явление используется при создании электрического тока в вакууме? От чего зависит работа выхода электрона из металла?

Как устроен вакуумный диод? Какой вид имеет ВАХ вакуумного диода? Что выражает собой закон Богуславского – Лэнгмюра?

Что такое ток насыщения? Каким законом описывается зависимость тока насыщения от температуры катода? Как этот закон может быть использован для определения работы выхода электрона из металла?

Лекция 8. Магнитное поле.

Что такое элемент тока? Как формулируется закон взаимодействия элементов тока Ампера?

Что такое напряженность и индукция магнитного поля? В каких единицах они измеряются?

Как формулируется принцип суперпозиции для магнитных полей?

В чем смысл закона Био – Савара – Лапласа? Как он записывается в векторном виде? Как закон Био – Савара – Лапласа используется для расчета напряженности магнитного поля проводников с током различной формы? (Приведите примеры расчета магнитного поля для кругового витка с током и прямолинейного отрезка проводника с током).

Как направлено собственное магнитное поле движущегося заряда по отношению к скорости заряда и как оно зависит от величины этой скорости?

Лекция 9. Контур с током в постоянном магнитном поле.

Чем определяется поведение контура с током в постоянном магнитном поле?

Что такое магнитный момент контура и какова его размерность?

Какой момент сил действует на контур с током в магнитном поле?

Какой энергией обладает контур с током в магнитном поле?

Какая работа совершается при перемещении проводника с током и повороте контура с током в магнитном поле?

Лекция 10. Основные уравнения магнитостатики в вакууме.

Как формулируется теорема Гаусса для магнитного поля в вакууме?

Какими свойствами обладают соленоидальные поля?

Как формулируется теорема о циркуляции магнитного поля?

Как записываются основные уравнения магнитостатики в интегральной и дифференциальной формах?

Какое практическое применение имеют основные теоремы магнитостатики для расчета напряженности магнитных полей? (Приведите примеры расчета напряженности магнитного поля внутри прямого длинного соленоида и тороида).

Лекция 11. Магнитное поле в веществе.

Какова природа молекулярных токов Ампера?

Что такое вектор намагничивания вещества? Какую размерность он имеет?

Как определяются напряженность и индукция магнитного поля в веществе?

Какой физический смысл имеют магнитная восприимчивость и магнитная проницаемость вещества? Как классифицируются магнетики по этим характеристикам вещества? Какие виды магнетиков Вы знаете?

Какие условия выполняются для магнитного поля на границе раздела двух магнетиков?

Лекция 12. Основы электронной теории магнетизма.

Какую роль играют магнитные моменты атомов и молекул в процессах намагничивания вещества?

Что представляет собой орбитальный момент электрона в классической теории? Какова его роль в формировании диамагнитных свойств вещества? В чем суть теоремы Лармора?

Чем обусловлен парамагнетизм вещества? Как зависит парамагнитная восприимчивость вещества от температуры (закон Кюри)?

Какова природа ферромагнетизма? Что такое магнитные домены? С чем связано появление петли гистерезиса на кривой намагничивания ферромагнетиков? Что такое точка Кюри? Как ферромагнитные свойства вещества зависят от температуры (закон Кюри – Вейсса)?

Что такое ферри- и антиферромагнетики? Что Вам известно о сверхдиамагнетиках (идеальных диамагнетиках)? В чем проявляется эффект Мейсснера?

Лекция 13. Движение заряженных частиц в постоянных электрическом и магнитном полях.

Какая сила действует на движущуюся заряженную частицу в электромагнитном поле?

Каковы свойства и проявления силы Лоренца при движении заряженных частиц в постоянных электрическом и магнитном полях?

Какой вид имеет траектория движения заряженной частицы в магнитном поле в зависимости от направления ее скорости по отношению к направлению силовых линий поля? От чего зависит радиус кривизны траектории?

Какие практические применения находит управление движением заряженных частиц электромагнитным полем?

В чем заключается эффект Холла? Какое практическое значение он имеет?

Лекция 14. Явление электромагнитной индукции.

Как формулируется основной закон электромагнитной индукции Фарадея?

Каков физический механизм возникновения ЭДС индукции? В чем смысл правила Ленца?

Что понимается под явлением самоиндукции? Что такое индуктивность проводника? В каких единицах она измеряется и от чего зависит?

Как рассчитать индуктивность проводника и взаимную индуктивность системы проводников? (Приведите пример расчета индуктивности короткого и длинного соленоида).

От чего зависит энергия магнитного поля?

Лекция 15. Уравнения Максвелла.

Что такое вихревое электрическое поле? Какими свойствами оно обладает?

В чем смысл гипотезы Максвелла о токе смещения? Чем ток смещения отличается от тока проводимости?

Как записывается полная система уравнений Максвелла в интегральной и дифференциальной формах?

Какие основные следствия вытекают из уравнений Максвелла?

Что из себя представляет свободная электромагнитная волна? Каким уравнением она описывается? Чему равна скорость распространения электромагнитных волн в вакууме?

Лекция 16. Электромагнитные колебания.

Как возникают незатухающие электромагнитные колебания в контуре, содержащем индуктивность и емкость? От чего зависит период этих колебаний (формула Томпсона)?

Каким законом описываются свободные затухающие колебания в электрическом контуре, содержащем индуктивность, емкость и сопротивление? Чем определяются декремент колебаний и добротность колебательного контура?

Какие колебания называются вынужденными? От чего зависит период вынужденных электрических колебаний?

Что такое резонанс токов и резонанс напряжений? Как они осуществляются?

Что представляет собой метод векторных диаграмм? Какой физический смысл имеют вещественная и мнимая части полного комплексного сопротивления электрической цепи переменного тока?

Лекция 17. Общие свойства и характеристики волновых процессов.

Какой вид имеет волновое уравнение для плоской монохроматической волны? Как записывается общее решение этого уравнения? Что такое фаза и фронт волны?

Какие волны называются цилиндрическими, сферическими? Какими уравнениями они описываются?

 Что такое стоячие волны? Как они образуются?

Как формулируется закон сохранения энергии для волновых процессов? Какой физический смысл имеет вектор Умова? Какой импульс и энергию переносят электромагнитные волны (теорема Пойнтинга)?

В чем заключается эффект Допплера? Чем отличаются продольный и поперечный эффекты Допплера?

Атом Резерфорда – Бора и гипотеза де Бройля Ядерная модель атома Резерфорда В 19 веке впервые были открыты явления, обнаруживающие сложность строения и свойств атомов, которые до этого рассматривались как мельчайшие частицы вещества. Так в 1833 году М. Фарадей установил, что ток в растворе электролита – это упорядоченное движение заряженных частиц (ионов), минимальный заряд которых примерно равный е = 1,60∙10-19 Кл был назван элементарным электрическим зарядом.

Гипотеза де Бройля о волновых свойствах вещества. Де Бройль, развивая представления о двойственной корпускулярно-волновой при­роде света, выдвинул гипотезу об универсальности корпускулярно-волнового дуализма. Он предположил, что не только фотоны, но и электроны и любые другие частицы материи наряду с корпускулярными обладают также волновыми свойствами.

Взаимодействие нуклонов Квантовая физика учитывает квантовые свойства поля: всякому полю должна соответствовать определенная частица — квант поля, которая и является переносчиком взаимодействия. Одна из взаимодействующих частиц испускает квант поля, другая его поглощает. В этом и состоит механизм взаимодействия частиц. Существенно, что обмен частицами лежит в основе вообще всех взаимодействий частиц и является фундаментальным квантовым свойством природы (например, электромагнитные взаимодействия осуществляются путем обмена фотонами).

Масса и энергия связи ядра Измерения показывают, что масса любого ядра mя всегда меньше суммы масс входящих в его состав протонов и нейтронов: mя < Zmp + Nmn. Это обусловлено тем, что при объединении нуклонов в ядро выделяется энергия связи нуклонов друг с другом.

Радиоактивностью называется самопроизвольное превращение одних атомных ядер в другие, сопровождаемое испусканием элементарных частиц. Такие превращения претерпевают только нестабильные ядра. К числу радиоактивных процессов относятся: 1) α-распад, 2) β-распад (в том числе электронный захват), 3) γ-излучение ядер, 4) спонтанное деление тяжелых ядер, 5) протонная радиоактивность.

Эффект Мёссбауэра Пусть имеются два одинаковых первоначально покоящихся ядра, одно из которых находится в основном состоянии, другое — в возбужденном с энергией возбуждения Е*

Деление ядер Реакция деления ядра Реакция деления ядра происходит при облучении тяжелого ядра нейтронами, при этом ядро делится на несколько более легких ядер (осколков), чаще всего на два ядра, близких по массе. Деление тяжелых ядер может быть вызвано не только нейтронами, но и протонами, дейтронами, α-частицами, а также γ-фотонами

Электролитическая ванна представляет собой сосуд из диэлектрического материала, наполненный проводящей жидкостью, например водой. Электроды 1 установлены на дне ванны так, что их верхний край совпадает с уровнем воды. Электроды ограниченны сверху и снизу. Их удельная проводимость значительно больше удельной проводимости воды, поэтому ток, стекающий с электродов, зеркально отображается в границах раздела с сохранением знака и величины.
Москва прием макулатуры читать далее.
Резонанс напряжений и резонанс токов