Электричество.

Постоянное электрическое поле в вакууме

1.Виды фундаментальных взаимодействий. Элементарный электрический заряд. Электрический заряд, его свойства. Закон сохранения электрического заряда. Опыт Иоффе-Милликена. Взаимодействие двух точечных зарядов. Закон Кулона. Центральное электрическое поле консервативных сил.

2.Взаимодействие заряженных тел. Сила взаимодействия между заряженными телами. Принцип суперпозиции сил Кулона. Пробный электрический заряд.

3.Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Графические изображения электрического поля. Силовые линии поля. Принцип суперпозиции для напряженности электрического поля.

4.Прикладные задачи электростатики. Поток вектора напряженности электрического поля через плоскую площадку. Поток вектора напряженности электрического поля через произвольную замкнутую поверхность.

5.Теорема Остроградского-Гаусса для электрического поля в интегральной форме. Поле точечного заряда.

6.Поле равномерно зараженной сферы (вывод).

7. Поле равномерно объемно заряженного непроводящего шара (вывод).

8. Поле равномерно линейно заряженной нити (вывод).

9. Поле равномерно объемно заряженного цилиндра (вывод).

10. Поле бесконечной равномерно заряженной плоскости, двух разноименно заряженных плоскостей (вывод).

11.Потенцильный характер электростатического поля. Работа сил постоянного электрического поля по перемещению заряда.

12.Циркуляция вектора напряженности электрического поля. Свойства циркуляции. Аддитивность циркуляции.

13.Потенциал электрического поля. Принцип суперпозиции полей для потенциала. Градиент потенциала.

14.Связь напряженности поля и потенциала. Связь работы электрического поля и разности потенциалов.

15.Эквипотенциальные поверхности. Ортогональность эквипотенциальных поверхностей и силовых линий электрического поля.

16.Потенциал электрического поля точечного заряда (вывод).

18.Потенциал равномерно заряженной сферы (вывод).

19. Потенциал бесконечной равномерно заряженной плоскости и двух разноименно заряженных плоскостей (вывод).

20. Потенциал равномерно объемно заряженного шара (вывод).

21.Основные уравнения электростатики в интегральной и дифференциальной формах – уравнения Пуассона и Лапласа.

22.Энергия системы дискретно и непрерывно распределенных в пространстве электрических зарядов. Матричный способ представления энергии.

23.Связь энергии с потенциалом и напряженностью электрического поля.

24.Энергия электрического поля. Плотность энергии электрического поля.

25.Пондеромоторные силы. Неустойчивость электрических систем. Теорема Ирншоу.

26.Электрический диполь. Электрический дипольный момент. Электрическое поле точечного диполя в произвольной точке пространства. Мультиполи.

27.Электрическое поле на оси диполя.

28.Электрическое поле на оси симметрии, проходящей через «центр тяжести» диполя.

Проводники в постоянном электрическом поле

1.Проводники. Распределение зарядов в изолированном проводнике. Индуцированные заряды. Свободные и связанные электрические заряды. Электростатическая индукция. Вектор электрического смещения.

2.Эффект экранирования. Поток вектора электрического смещения. Теорема Остроградского-Гаусса для вектора электрического смещения в интегральной форме.

3.Принцип суперпозиции полей для вектора электрического смещения. Энергия заряженного проводника и конденсатора. Электрическая емкость заряженного уединенного проводника.

4.Конденсаторы. Емкость конденсатора. Плоский конденсатор. Емкость плоского конденсатора.

5.Плотность энергии. Электрическая емкость, плотность энергии и энергия поля шарового конденсатора.

6.Плотность энергии. Электрическая емкость, плотность энергии и энергия цилиндрического конденсатора.

7.Соединение конденсаторов. Взаимная электрическая емкость.

Электрическое поле в диэлектриках

1.Полярные и неполярные молекулы. Электрический момент молекулы.

2.Диэлектрики с неполярными молекулами в электрическом поле. Упругий диполь.

3.Диэлектрики с полярными молекулами. Жесткий диполь. Энергия диполя во внешнем электрическом поле. Момент сил, действующих на диполь.

4.Кристаллические диэлектрики.

5.Диполь в неоднородном электрическом поле. Условия равновесия диполя.

6.Поляризация диэлектрика. Поляризованность. Вектор поляризации. Диэлектрическая восприимчивость вещества диэлектрика.

7.Упругая поляризация ионного или электронного смещения, ориентационная (дипольная) поляризация, спонтанная поляризация.

8.Поверхностная плотность связанных электрических зарядов и ее связь с вектором поляризации. Связь диэлектрической проницаемости и диэлектрической восприимчивости.

9.Связь вектора поляризации, вектора электрического смещения и вектора напряженности электрического поля.

10.Теорема Остроградского-Гаусса для вектора поляризованности в интегральной форме.

11.Граничные условия для электрического поля на границе двух диэлектриков.

12.Специальные классы диэлектриков. Сегнетоэлектрики. Домены - области самопроизвольной поляризуемости.

13.Зависимость вектора поляризации от напряженности электрического поля. Явление диэлектрического гистерезиса. Коэрцитивная сила. Температура Кюри. Закон Кюри-Вейса.

14.Пьезоэлектричество. Прямой и обратный пьезоэффект. Электрострикция.

15.Пироэлектричество. Электрокалорический эффект.

Электрический ток

1.Ток проводимости, конвекционный ток, ток смещения. Линии тока. Вектор плотности тока. Сила тока. Закон сохранения заряда.

2.Поток вектора плотности электрического тока. Закон Ома для участка цепи в интегральной и дифференциальной формах. Проводимость вещества, удельная проводимость вещества. Сопротивление, удельное сопротивление.

3.Сторонние силы. Работа сторонних сил при переносе носителей тока. Электродвижущая сила. Напряжение на неоднородном участке цепи.

4.Работа результирующей силы на неоднородном участке цепи. Закон Ома для неоднородного участка цепи. Закон Ома для полной цепи.

5.Разветвленные цепи. Законы Кирхгофа и их применение. Правила Кирхгофа.

6.Мостик Уитстона.

7.Шунты к амперметру и добавочные сопротивления к вольтметру.

8.Расчет сопротивления соединения проводников методом эквивалентного замещения.

9.Работа и мощность постоянного тока.

10.Закон Джоуля-Ленца в интегральной форме.

11. Закон Джоуля-Ленца в дифференциальной форме.

12. КПД источника тока. Анализ зависимости силы тока, мощности и КПД от внутреннего сопротивления источника ЭДС и внешнего сопротивления. Свойства электрической цепи.

13.Уравнения непрерывности и стационарности электрического тока в интегральной и дифференциальной формах. Дивергенция вектора плотности электрического тока.

14.Цепь, состоящая из конденсатора и проводника. Квазистационарное электрическое поле (переходные процессы) в цепях. Разряд конденсатора. Время релаксации.

15.Цепь, состоящая из конденсатора и проводника. Квазистационарное электрическое поле (переходные процессы) в цепях. Разряд конденсатора. Время релаксации.

16.Термоэлектрические явления в твердых телах. Работа выхода электрона из металла. Энергия Ферми (химический потенциал металла). Зависимость энергии Ферми от температуры.

17.Термоэлектрические явления в твердых телах. Внутренняя и внешняя контактная разность потенциалов.

18. Термоэлектрические явления в твердых телах. Эффект Томаса Зеебека. Термо-ЭДС, ее зависимость от концентрации электронов. Применение эффекта.

19.Термоэлектрические явления в твердых телах. Эффект Жана Пельтье. Коэффициент Пельтье и удельная термо-ЭДС. Тепло Пельтье и его зависимость от силы тока. Экзо- и эндотермическое проявление эффекта.

20.Термоэлектрические явления в твердых телах. Эффект В. Томсона. Тепло Джоуля-Ленца и Томсона. Экзо- и эндотермическое проявление эффекта.

Магнетизм.

Постоянное магнитное поле в вакууме

1.Магнитное поле. Характеристики магнитного поля. Вращающий момент на постоянный магнит. Магнитная индукция. Магнитный момент. Силовые линии магнитного поля.

2.Напряженность магнитного поля. Связь вектора магнитной индукции и вектора напряженности магнитного поля. Магнитная проницаемость и магнитная постоянная.

3.Закон Био-Савара-Лапласа для векторов магнитной индукции и напряженности магнитного поля. Принцип суперпозиции магнитных полей.

4.Применение закона Био-Савара-Лапласа к расчету индукции магнитного поля прямолинейного проводника с током.

5.Применение закона Био-Савара-Лапласа к расчету индукции магнитного поля кругового витка с током.

6.Поток вектора магнитной индукции.

7.Дивергенция магнитного поля.

8.Условие соленоидального характера магнитного поля в интегральной форме.

9.Модели монополей Дирака.

10.Циркуляция вектора магнитной индукции и напряженности магнитного поля.

11.Теорема о циркуляции вектора магнитной индукции и напряженности магнитного поля в интегральной форме. Условие вихревого характера магнитного поля.

12.Применение теоремы о циркуляции вектора магнитной индукции к расчету магнитного поля прямого тока.

13.Применение теоремы о циркуляции вектора магнитной индукции к расчету магнитного поля соленоида.

14.Применение теоремы о циркуляции вектора магнитной индукции к расчету магнитного поля тороида.