- •1.Электрическое поле в вакууме. Напряжённость электрического поля.
- •2. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона.
- •3.Основные определения векторного анализа: градиент, поток вектора, циркуляция, дивергенция, ротор. Примеры.
- •4.Теорема Остроградского — Гаусса. Электрическое поле заряженной плоскости, цилиндрической и сферической поверхности.
- •5. Дифференциальная форма теоремы Остроградского-Гаусса
- •6. Работа электрических сил. Потенциал электростатического поля.
- •7. Градиент электрического потенциала и вектор е. Силовые линии поля. Эквипотенциальные поверхности.
- •8.Диполь в электрическом поле. Поле диполя. Момент сил, действующих на диполь. Энергия диполя в роле.
- •9.Поле внутри проводника и у его поверхности. Свойства замкнутой проводящей оболочки. Электростатическая защита.
- •10. Классическая теория электропроводности металлов. Пределы её применимости.
- •11.Электрический ток в вакууме и газах. Несамостоятельный и самостоятельный газовый разряд.
- •12. Электрический ток в жидкостях. Законы электролиза Фарадея.
- •13. Электроёмкость уединённого проводника. Ёмкость проводника, имеющёго форму шара радиусом r. Единица ёмкости
- •14. Параллельное и последовательное соединение конденсаторов. Ёмкость плоского, цилиндрического и сферического конденсаторов.
- •15. Электростатическое поле в диэлектрике. Полярные и неполярные диэлектрики.
- •16)Диэлектрическая восприимчивость. Свободные и связные заряды.
- •Зависимость от времени
- •17)Электрическая индукция. Теорема Гаусса для поля вектора d. Дифференциальная форма теоремы.
- •18) Связь между векторами d и e. Диэлектрическая проницаемость.
- •19) Граничные условия для векторов e и d. Преломление линий e и d. Поле в однородном диэлектрике.
- •20) Энергия взаимодействия системы точечных зарядов; зарядов распределенных непрерывно по объему и по поверхности
- •21) Энергия уединенного проводника. Энергия конденсатора.
- •22) Плотность энергии электрического поля (на примере плоского конденсатора)
- •23) Постоянный ток. Единица измерения. Плотность тока. Уравнение непрерывности
- •24)Диффиринциальная форма ур-я непрывности. Условие стационарности.
- •25) Сторонние силы. Эдс. Напряжение. Обобщенный закон Ома.
- •26) Закон Ома для замкнутой цепи, участка цепи, содержащего эдс.
- •27) Дифференциальная форма закона Ома.
- •28) Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа
- •29) Закон Джоуля-Ленца. Дифференциальная форма закона Джоуля-Ленца
- •30. Магнитное поле. Сила Лоренца. Сила Ампера.
- •32.Магнитное поле прямолинейного тока,кругового тока.Сила взаимодействия прямолинейных токов.
- •2. Магнитное поле в центре кругового проводника с током.
- •33.Дивергенция, циркуляция, ротор и поток магнитной индукции.
- •34.Графическое представление поля в. Теорема Гаусса для поля в.
- •35.Закон полного тока. Потенциальные и соленоидные векторные поля
- •36.Магнитное поле прямого тока, бесконечного соленоида, тороида.
- •37.Дифференциальная форма основных законов магнитного поля. Дивергенция и ротор поля b.
- •38.Магнитный момент. Силы, действующие на магнитный момент и его энергия в магнитном поле.
- •39. Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле.
- •40.Движение заряженных частиц в электрическом и магнитном поле.Эффект Холла.
- •41. Магнитные свойства вещества. Пара-, диа-, ферро-, ферри- и антиферромагнетики.
- •42. Опыт Эйнштейна – де Гааза. Опыт Барнета. Магнетомеханическое отношение спин электрона.
- •43. Магнитная восприимчивость и проницаемость. Намагничивание вещества. Напряжённость магнитного поля.
- •44. Закон электромагнитной индукции Фарадея. Правило Ленца.
- •45. Природа электромагнитной индукции. Вихревое электрическое поле.
- •46. Способы измерения индукции магнитного потока. Единица измерения магнитного потока.
- •48. Взаимная индукция. Теорема взаимности.
- •49. Потенциальные и соленоидальные векторные поля. Необходимое и достаточное условие потенциальности векторного поля.
- •50. Энергия магнитного поля. Изолированный контур с током.
- •51. Магнитная энергия тока. Плотность энергии магниного поля. Энергия соленоида.
- •52. Переменный ток. Конденсатор, индуктивность и сопротивление в цепи переменного тока.
- •54. Колебательный контур. Свободные и затухающие колебания.
- •55. Вынужденные колебания. Резонанс.
- •56. Уравнение Максвелла. Интегральная и дифференциальная форма уравнений. Вектор Пойнтинга. Физический смысл уравнений Максвелла.
- •57. Ток смещения. Закон сохранения энергии для электромагнитного поля.
- •58. Электормагнитные волны. Волновое уравнение. Поляризация. Плоские, сферические и цилиндрические волны.
- •59. Проводимость полупроводников. Элементы зонной теории кристаллов.
- •60. Собственные и примесные полупроводники. Дрейфовый и диффузные токи. P-n переходы.
3.Основные определения векторного анализа: градиент, поток вектора, циркуляция, дивергенция, ротор. Примеры.
Градиент — характеристика, показывающая направление наискорейшего возрастания некоторой величины, значение которой меняется от одной точки пространства к другой. Например, если взять высоту поверхности Земли над уровнем моря (2-мерное пространство), то её градиент в каждой точке поверхности будет показывать «в горку».
Формальное определение выглядит следующим образом:
Для случая трёхмерного пространства, градиентом называется векторная функция с компонентами , , , где — некоторая скалярная функция координат x, y, z.
градиент Определяет направление и скорость скорейшего возрастания скалярного поля
Поток векторного поля — однопараметрическое семейство диффеоморфизмов Γt определямых дифференциальным уравнением
Поток векторного поля через гиперповерхность — поверхностный интеграл второго рода по поверхности S. По определению
где — векторное поле (вектор-функция векторного аргумента — точки пространства), — единичный вектор положительной нормали к поверхности (положительное направление выбирается для ориентируемой поверхности условно, но одинаково для всех точек — т.е. для дифференцируемой поверхности — так, чтобы было непрерывно; для неориентируемой поверхности это не важно, т.к. поток через неё всегда ноль), dS — элемент поверхности В трёхмерном случае ,а гиперповерхность - есть обычная двумерная поверхность.
Иногда, особенно в физике, применяется обозначение
тогда поток записывается в виде
Циркуля́цией ве́кторного по́ля называется криволинейный интеграл второго рода, взятый по произвольному замкнутому контуру Γ. По определениюгде — векторное поле (или вектор-функция), определенное в некоторой области D, содержащей в себе контур Γ, — бесконечно малое приращение радиус-вектора вдоль контура. Окружность на символе интеграла подчёркивает тот факт, что интегрирование производится по замкнутому контуру.
Дивергенция — это дифференциальный оператор на векторном поле, характеризующий поток данного поля через поверхность малой окрестности каждой внутренней точки области определения поля.
Оператор дивергенции, применённый к полю , обозначают как или .
Дивергенция Характеризует расходимость, источники и стоки векторного поля.
Ротор— векторный оператор векторного поля, показывает насколько и в каком направлении закручено поле в каждой точке. Ротор Характеризует вихревую составляющую векторного поля.
4.Теорема Остроградского — Гаусса. Электрическое поле заряженной плоскости, цилиндрической и сферической поверхности.
Теорема Остроградского — Гаусса — утверждение интегрального исчисления функций многих переменных, устанавливающее связь между n-кратным интегралом по области и (n − 1)-кратным интегралом по её границе. Пусть V = (v1,v2,...,vn) есть векторное поле на , такое что функции vi вместе со своими частными производными интегрируемы по Лебегу в ограниченной области Ω, граница которой является объединением конечного множества кусочно гладких (n − 1)-мерных гиперповерхностей, ориентированных с помощью внешней единичной нормали ν.
Тогда формула Остроградского имеет вид
где- есть дивергенция поля V.
Формула Остроградского — Гаусса в векторной форме имеет вид
,то есть интеграл от дивергенции векторного поля , распространённый по некоторому объёму T, равен потоку вектора через поверхность S, ограничивающую данный объём.
Формула применяется для преобразования объёмного интеграла в интеграл по поверхности, ограничивающей данный объём, то есть замкнутых, таких как поверхность воздушного шарика, и не применима к поверхностям, таким как воздушный шар с подогревом.
В работе Остроградского формула записана в следующем виде,,
где ω и s дифференциалы объёма и поверхности. В современной записи ω = dΩ — элемент объема, s = dS — элемент поверхности. — функции, непрерывные вместе со своими частными производными первого порядка в замкнутой области пространства, ограниченного замкнутой гладкой поверхностью.