- •1. Кинематика материальной точки. Система отсчета. Траектория, перемещение, скорость,
- •2. Криволинейное движение. Нормальное и тангенсальное ускорения.
- •3. Движение точки по окружности. Угловые перемещение, ускорение, скорость. Связь между линейными и угловыми характеристиками.
- •4. Динамика материальной точки. Инерциальные системы отсчета и первый закон Ньютона.
- •5. Фундаментальные взаимодействия. Силы различной природы(упругие, гравитационные, трения). Второй закон Ньютона. Масса. Третий закон Ньютона.
- •6. Импульс системы материальных точек. Уравнение движения центра масс. Закон сохранения импульса.
- •7. Момент импульса и момент силы. Уравнение моментов. Закон сохранения момента импульса. Гироскопические явления.
- •8. Вращение твердого тела вокруг неподвижной оси. Основной закон динамики вращательного движения абсолютно твердого тела. Момент инерции.
- •9. Расчет момента инерции тел простой формы. Теорема Штейнера.
- •10. Кинетическая энергия материальной точки и абсолютно твердого тела.
- •11. Работа переменной силы, мощность. Потенциальные и непотенциальные поля. Консервативные и диссипативные силы. Потенциальная энергия.
- •12. Закон всемирного тяготения. Поле тяготения, его напряженность и потенциальная энергия гравитационного взаимодействия.
- •13. Работа по перемещения тела в поле тяготения. Космические скорости.
- •14. Соударения тел. Упругое и неупругое взаимодействия.
- •15.Закон Паскаля. Гидростатическое давление. Сила Архимеда. Уравнение Бернулли
- •16.Вязкость. Движение тел в жидкостях и газах
- •17.Постулаты сто. Границы применимости классической механики.
- •18.Сто, относительность длины и промежутков времени. Взаимосвязь массы и энергии, соотношение между полной энергией и импульсом частицы.
- •19.Колебательное движение и его характеристики: смещение, амплитуда, фаза, циклическая частота, период, скорость, ускорение.
- •21. Пружинный и физический маятники.
- •22. Свободные затухающие колебания. Характеристики затухания: коэффициент затухания, время релаксации, декремент затухания, добротность колебательной системы.
- •23 . .Вынужденные колебания Резонанс
- •24.Волновое движение.
- •25.Волновые процессы в упругой среде, скорость распространения волны.
- •26. Термодинамическая система параметры состояния термодинамической системы. Основные положения молекулярно-кинетической теории газов.
- •27. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы молекул. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории газов.
- •28.Уравнение состояния идеального газа
- •29. Закон Максвелла распределения молекул по скоростям теплового движения. Барометрическая формула. Распределение Больцмана.
- •30. Среднее число столкновений и средняя длина свободного движения молекул.
- •31.Явления переноса. Диффузия, вязкость, теплопроводность.
- •32. Первый закон термодинамики. Работа, теплота, теплоемкость, ее виды.
- •33. Политропный процесс, его частные случаи: изобарный, изотермический, адиабатный, изохорный.
- •34. Второй закон термодинамики. Энтропия. Тепловые двигатели и холодильные машины. Цикл Карно.
- •35.Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Изотермы реальных газов. Фазовые превращения
- •37.Электрическое поле. Напряженность поля. Поле точечного заряда. Графическое изображение электростатических полей. Принцип суперпозиции полей. Поле системы зарядов.
- •38.Энергетическая характеристика электростатического поля — потенциал. Потенциал поля точечного заряда и системы зарядов. Связь между напряженностью электрического поля и потенциалом.
- •39.Работа сил электростатического поля по перемещению зарядов. Циркуляция вектора напряженности. Потенциальный характер электростатического поля.
- •40.Поток вектора напряженности электростатического поля. Теорема Гаусса. Вычисление напряженности поля заряженных сферы и шара с помощью теоремы Гаусса
- •41.Поляризация диэлектриков. Вектор поляризации. Электрический диполь. Электрический момент диполя. Полярные и неполярные молекулы.
- •42.Свободные и связанные заряды. Электростатическое поле в диэлектриках. Диэлектрическая проницаемость и восприимчивость. Сегнетоэлектрики.
- •44.Энергия заряженного проводника. Энергия заряженного конденсатора. Энергия электростатического поля. Объемная плотность энергии.
- •45.Характеристики электрического тока: сила тока, вектор плотности тока. Законы Ома и Джоуля-Ленца в дифференциальной форме
- •46.Основные характеристики электрической цепи: разность потенциалов, электродвижущая сила, напряжение, сопротивление. Зависимость сопротивления от температуры. Сверхпроводимость.
- •47.Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа и их физическое содержание.
- •48.Работа выхода электронов из металла. Контактная разность потенциалов. Законы Вольта.
39.Работа сил электростатического поля по перемещению зарядов. Циркуляция вектора напряженности. Потенциальный характер электростатического поля.
Работа по перемещению электрического заряда
Вычислим работу при перемещении электрического заряда в однородном электрическом поле с напряженностью . Если перемещение заряда происходило по линии напряженности поля на расстояние (рис. 134), то работа равна A = Fэ(d1 - d2) = qE(d1 - d2),
где d1 и d2 — расстояния от начальной и конечной точек до пластины В.
В механике было показано, что при перемещении между двумя точками в гравитационном поле работа силы тяжести не зависит от траектории движения тела. Силы гравитационного и электростатического взаимодействия имеют одинаковую зависимость от расстояния, векторы сил направлены вдоль прямой, соединяющей взаимодействующие точечные тела. Отсюда следует, что и при перемещении заряда в электрическом поле из одной точки в другую работа сил электрического поля не зависит от траектории его движения.
Этот вывод подтверждается самыми точными экспериментами.
При изменении направления перемещения на 180° работа сил электрического поля, как и работа силы тяжести, изменяет знак на противоположный. Если при перемещении заряда q из точки В в точку С силы электрического поля совершили работу А, то при перемещении заряда q по тому же самому пути из точки С в точку В они совершают работу — А. Но так как работа не зависит от траектории, то и при перемещении по траектории CKB тоже совершается работа — А. Отсюда следует, что при перемещении заряда сначала из точки В в точку С, а затем из точки С в точку В, т. е. по замкнутой траектории, суммарная работа сил электростатического поля оказывается равной нулю (рис. 135).
Работа сил электростатического поля при движении электрического заряда по любой замкнутой траектории равна нулю.
Циркуляция вектора напряженности.
Поле, работа сил которого по любой замкнутой траектории равна нулю, называется потенциальным полем. Гравитационное и электростатическое поля являются потенциальными полями.
В случае, если в электростатическом поле точечного заряда Q из точки 1 в точку 2 вдоль какой-либо траектории (рис. 1) двигается другой точечный заряд Q0, то сила, которая приложена к заряду, совершает некоторую работу. Работа силы F на элементарном перемещении dl равна
Так как dl/cosα=dr, то
Работа при перемещении заряда Q0 из точки 1 в точку 2 (1)
от траектории перемещения не зависит, а определяется только положениями начальной 1 и конечной 2 точек. Значит, электростатическое поле точечного заряда является потенциальным, а электростатические силы —консервативными
Из формулы (1) видно, что работа, которая совершается при перемещении электрического заряда во внешнем электростатическом поле по произвольному замкнутому пути L, равна нулю, т.е. (2)
Если в качестве заряда, которого перемещают в электростатическом поле, взять единичный точечный положительный заряд, то элементарная работа сил поля на пути dl равна Еdl = Eldl, где El = Ecosα — проекция вектора Е на направление элементарного переме¬щения. Тогда формулу (2) можно представить в виде (3)
Интеграл называется циркуляцией вектора напряженности.Значит, циркуляция вектора напряженности электростатического поля вдоль любого замкнутого контура равна нулю. Силовое поле, которое обладает свойством (3), называетсяпотенциальным.Из равенства нулю циркуляции вектора Е следует, что линии напряженности электростатического поля не могут быть замкнутыми, они обязательно начинаются и кончаются на зарядах (на положительных или отрицательных) или же идут в бесконечность.
Формула (3) верна только для электростатического поля. В дальнейшем будет показано, что с случае поля движущихся зарядов условие (3) не верно (для него циркуляция вектора напряженности отлична от нуля).
Рис.1
Потенциальный характер электростатического поля