- •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.
10. Классическая теория электропроводности металлов. Пределы её применимости.
Носителями тока в металлах являются свободные электроны, т. е. электроны, слабо связанные с ионами кристаллической решетки металла. Это представление о природе носителей тока в металлах основывается на электронной теории проводимости металлов, созданной немецким физиком П. Друде (1863—1906) и разработанной впоследствии нидерландским физиком X. Лоренцем, а также на ряде классических опытов, подтверждающих положения электронной теории.
Первый из таких опытов — опыт Рикке* (1901), который явился экспериментальным доказательством того, что ионы в металлах не участвуют в переносе электричества, а перенос заряда в металлах осуществляется частицами, которые являются общими для всех металлов. Такими частицами могли быть открытые в 1897 г. английским физиком Д. Томсоном (1856—1940) электроны.
В 1916 г. американским физиком Р. Толменом (1881—1948) и ранее шотландским физиком Б. Стюартом (1828—1887) было экспериментально доказано, что носители тока в металлах имеют отрицательный заряд, а их удельный заряд приблизительно одинаков для всех исследованных металлов. По значению удельного заряда носителей электрического тока и по определенному ранее Р. Милликеном элементарному электрическому заряду была определена их масса. Оказалось, что значения удельного заряда и массы носителей тока и электронов, движущихся в вакууме, совпадали. Таким образом, было окончательно доказано, что носителями электрического тока в металлах являются свободные электроны.
В узлах кристаллической решетки располагаются ионы металла, а между ними хаотически движутся свободные электроны, образуя своеобразный электронный газ, обладающий, согласно электронной теории металлов, свойствами идеального газа.
Электроны проводимости при своем движении сталкиваются с ионами решетки, в результате чего устанавливается термодинамическое равновесие между электронным газом и решеткой.
При наложении внешнего электрического поля на металлический проводник кроме теплового движения электронов возникает их упорядоченное движение, т. е. возникает электрический ток. Среднюю скорость v упорядоченного движения электронов можно оценить согласно формуле (96.1) для плотности тока: j=пev. Выбрав допустимую плотность тока, например для медных проводов 107 А/м2, получим, что при концентрации носителей тока n = 81028м–3 средняя скорость v упорядоченного движения электронов равна 7,810–4 м/с. Следовательно, v<<u, т. е. даже при очень больших плотностях тока средняя скорость упорядоченного движения электронов, обусловливающего электрический ток, значительно меньше их скорости теплового движения. Поэтому при вычислениях результирующую скорость v + u можно заменять скоростью теплового движения u.
Казалось бы, полученный результат противоречит факту практически мгновенной передачи электрических сигналов на большие расстояния. Дело в том, что замыкание электрической цепи влечет за собой распространение электрического поля со скоростью с (c=3108м/с). Через время t=l/c (l — длина цепи) вдоль цепи установится стационарное электрическое поле и в ней начнется упорядоченное движение электронов. Поэтому электрический ток возникает в цепи практически одновременно с ее замыканием.