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. Закон Кулона и энергия. Взаимодействие заряженных тел. Сила взаимодействия между заряженными телами. Принцип суперпозиции сил Кулона. Пробный электрический заряд. Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Графические изображения электрического поля. Силовые линии поля. Принцип суперпозиции для напряженности электрического поля.

2.Прикладные задачи электростатики. Поток вектора напряженности электрического поля через плоскую площадку. Поток вектора напряженности электрического поля через произвольную замкнутую поверхность. Теорема Остроградского-Гаусса в интегральной форме. Поле точечного заряда, равномерно зараженной сферы, равномерно объемно заряженного шара, линейно заряженной нити, объемно заряженного цилиндра, бесконечной равномерно заряженной плоскости, двух разноименно заряженных плоскостей. Понятие дивергенции электрического поля при равномерном и неравномерном распределении точек поля в пространстве. Свойства дивергенции. Связь потока напряженности и дивергенции электрического поля.

3.Потенцильный характер электростатического поля. Работа сил постоянного электрического поля по перемещению заряда. Циркуляция вектора напряженности электрического поля. Свойства циркуляции. Аддитивность циркуляции. Потенциал электрического поля. Принцип суперпозиции полей для потенциала. Градиент потенциала. Связь напряженности поля и потенциала. Связь работы электрического поля и разности потенциалов. Эквипотенциальные поверхности. Ортогональность эквипотенциальных поверхностей и силовых линий электрического поля. Потенциал электрического поля точечного заряда, равномерно заряженной сферы, плоскости, конденсатора, объемно заряженного шара.

4.Энергия системы дискретно и непрерывно распределенных в пространстве электрических зарядов. Связь энергии с потенциалом и напряженностью электрического поля. Энергия электрического поля. Плотность энергии электрического поля. Энергия электрического поля, создаваемого заряженным шаром.

5.Электрический диполь. Электрический дипольный момент. Электрическое поле точечного диполя. Мультиполи.

Проводники в постоянном электрическом поле.

1.Проводники. Распределение зарядов в изолированном проводнике. Индуцированные заряды. Свободные и связанные электрические заряды. Электростатическая индукция. Вектор электрического смещения. Эффект экранирования. Поток вектора электрического смещения. Теорема Остроградского-Гаусса для вектора электрического смещения в интегральной формеах. Принцип суперпозиции полей для вектора электрического смещения. Энергия заряженного проводника и конденсатора. Электрическая емкость заряженного уединенного проводника. Конденсаторы. Емкость конденсатора. Плоский конденсатор. Емкость плоского конденсатора. Плотность энергии. Электрическая емкость, плотность энергии и энергия поля шарового и цилиндрического конденсаторов. Соединение конденсаторов. Взаимная электрическая емкость. Электрическое поле точечного заряда, расположенного около заземленной плоскости.

Самостоятельно!!!

Электрическое поле в диэлектриках.

1.Полярные и неполярные молекулы. Электрический момент молекулы. Диэлектрики с неполярными и полярными молекулами, кристаллические диэлектрики. Упругий и жесткий диполи. Энергия диполя во внешнем электрическом поле. Момент сил, действующих на диполь. Диполь в неоднородном электрическом поле. Условия равновесия диполя.

2.Поляризация диэлектрика. Поляризованность. Вектор поляризации. Диэлектрическая восприимчивость вещества диэлектрика. Упругая поляризация ионного или электронного смещения, ориентационная (дипольная) поляризация, спонтанная поляризация. Связь диэлектрической проницаемости и диэлектрической восприимчивости.

3.Электрическое поле диполя в произвольной точке пространства, на оси диполя, на оси симметрии диполя, проходящей через «центр тяжести» диполя.

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

5.Специальные классы диэлектриков. Сегнетоэлектрики. Домены - области самопроизвольной поляризуемости. Зависимость вектора поляризации от напряженности электрического поля. Явление диэлектрического гистерезиса. Коэрцитивная сила. Температура Кюри. Закон Кюри-Вейса. Пьезоэлектричество. Прямой и обратный пьезоэффект. Электрострикция. Пироэлектричество. Электрокалорический эффект.

Самостоятельно!!!

Электрический ток.

1.Ток проводимости, конвекционный ток, ток смещения. Линии тока. Вектор плотности тока. Сила тока. Закон сохранения заряда. Поток вектора плотности электрического тока. Закон Ома для участка цепи в интегральной и дифференциальной формах. Проводимость вещества, удельная проводимость вещества. Сопротивление, удельное сопротивление.

2.Сторонние силы. Работа сторонних сил при переносе носителей тока. Электродвижущая сила. Напряжение на неоднородном участке цепи. Работа результирующей силы на неоднородном участке цепи. Закон Ома для неоднородного участка цепи. Закон Ома для полной цепи.

3.Разветвленные цепи. Законы Кирхгофа и их применение. Правила Кирхгофа. Метод компенсации для точного измерения ЭДС. Мостик Уитстона. Шунты к амперметру и добавочные сопротивления к вольтметру.

4.Расчет сопротивления соединения проводников методом эквивалентного замещения. Работа и мощность постоянного тока. Закон Джоуля-Ленца в интегральной и дифференциальной формах. Мощность тока. Закон Джоуля-Ленца для замкнутого участка цепи с ЭДС. КПД источника тока. Анализ зависимости силы тока, мощности и КПД от внутреннего сопротивления источника ЭДС и внешнего сопротивления. Свойства электрической цепи.

5.Уравнения непрерывности и стационарности электрического тока в интегральной форме.

6.Цепь, состоящая из конденсатора и проводника. Переходные процессы в цепях. Зависимость от времени тока в цепи, напряжения и заряда на конденсаторе. Время релаксации.

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. напряженность магнитного поля. Связь вектора магнитной индукции и вектора напряженности магнитного поля. Магнитная проницаемость и магнитная постоянная. Закон Био-Савара-Лапласа для векторов магнитной индукции и напряженности магнитного поля. Принцип суперпозиции магнитных полей. Расчет индукции магнитного поля прямолинейного проводника с током, кругового витка с током, на оси соленоида конечной длины.

2.Поток вектора магнитной индукции. Неоднородное магнитное поле. Дивергенция магнитного поля. Основные уравнения постоянного магнитного поля в интегральной и дифференциальной формах. Условие соленоидального характера магнитного поля в интегральной и дифференциальной формах. Связь потока вектора магнитной индукции и дивергенции магнитного поля. Модели монополей Дирака. Магнитное поле бесконечно длинного соленоида. Магнитное поле прямого тока. Взаимодействие токов. Магнитное поле заряженного цилиндра, вращающегося вокруг собственной оси.

3.Циркуляция и ротор вектора магнитной индукции и напряженности магнитного поля. Теорема о циркуляции вектора магнитной индукции и напряженности магнитного поля в интегральной форме. Применение теоремы к расчету магнитного поля прямого тока, соленоида, тороида.

Действие магнитного поля на заряды и токи.

1.Закон Ампера. Сила Ампера. Взаимодействие прямолинейных проводников с током. Сила Лоренца. Движение заряженной частицы в однородном и постоянном магнитном поле. Движение заряженной частицы в электрическом и магнитном полях. Магнитное поле отдельно движущегося заряда. Эффект Холла. Определение отношения заряда электрона к его массе методом магнетрона. Контур с током в однородном и неоднородном магнитном полях. Энергия контура и момент действующих на него сил Ампера. Механическая работа в магнитном поле.