- •Электрический заряд. Закон сохранения электрического заряда, Закон Кулона.
- •Электрическое поле. Напряжённость электрического поля. Принцип суперпозиции полей. Напряжённость электрического поля точечного заряда.
- •Теорема Гаусса для электрического поля в вакууме.
- •Потенциальность электростатического поля. Потенциал поля точечного заряда.
- •6) Энергия взаимодействия точечных зарядов. Энергия заряженного конденсатора. Плотность энергии электрического поля.
- •7)Проводники в электрическом поле.
- •8) Ёмкость проводников и конденсаторов. Плоский и сферический конденсаторы.
- •9) Постоянный электрический ток Сила тока, плотность тока. Закон Ома для проводника. Сопротивление проводника.
- •10) Классическая теория электропроводности металлов. Закон Ома для проводника в дифференциальной и интегральной форме.
- •11) Закон Ома для замкнутой цепи. Сторонние силы. Электродвижущая сила элемента.
- •13)Правила Кирхгофа.
- •14) Магнитное поле равномерно движущихся зарядов. Закон Био-Савара-Лапласа. Принцип суперпозиции.
- •15) Магнитное поле. Индукция магнитного поля. Сила Лоренца, Сила Ампера.
- •16)Теорема Гаусса и теорема о циркуляции для магнитного поля.
- •17)Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея. Правило Ленца
- •18)Явление самоиндукции. Индуктивность. Индуктивность соленоида
- •19)Энергия магнитного поля катушки с током. Плотность энергии магнитного поля.
- •20)Собственные электрические колебания в колебательном контуре. Логарифмический декремент затухания и добротность колебания
- •21)Вынужденные электрические колебания в колебательном контуре. Резонанс, резонансные кривые.
- •22)Фарадеевская и Максвеловская трактовки явления электромагнитной индукции. Вихревое электрическое поле.
- •23)Ток смещения. Обобщение теоремы о циркуляции для магнитного поля. Условия малости тока смещения в проводящих и диэлектрических средах. (23 билет)
- •24)Полная система уравнений Максвелла и их физический смысл. Материальные уравнения(24 билет)
- •26) Закон Ома для проводника. Сопротивление проводника. Экспериментальное определение удельного сопротивления проводника. (по лабе 2 стр. 6 всё по лабе).
- •27) Вынужденные электрические колебания в колебательном контуре.(лаба номер 5 стр. 22 чисто всё по лабе)
- •Вопрос 29
- •Вопрос 30
- •Вопрос 31.
- •32) Магнитное поле в веществе. Намагниченность(вектор намагничевания) и напряженность магнитного поля. Магнитная восприимчивость и магнитная проницаемость.
-
Теорема Гаусса для электрического поля в вакууме.
Потоком вектора напряжённости электрического поля через выделенную поверхность называется скалярное произведение этих двух векторов:
Таким образом, поток вектора напряжённости через поверхность dS численно равен числу силовых линий, пронизывающих эту поверхность (!).
Этот вывод справедлив и для потока электрического поля через замкнутую поверхность: этот поток будет равен алгебраической сумме силовых линий втекающих (–) и вытекающих (+) из замкнутой поверхности.
Силовая линия — в общем случае кривая, касательная к которой в любой точке совпадает по направлению с направлением вектора напряжённости в этой точке.
Эта теорема представляет собой только следствие закона Кулона и принципа суперпозиции электрических полей. Вот её формулировка:
Поток вектора напряжённости электрического поля через замкнутую поверхность в вакууме равен алгебраической сумме электрических зарядов, заключённых внутри этой поверхности, делённой на электрическую постоянную 0.
-
Потенциальность электростатического поля. Потенциал поля точечного заряда.
Напряжённость поля точечного заряда Q известна в любой точке пространства: .
Так как это сферически симметричное поле, его потенциал будет меняться только как функция r. Поэтому связь напряжённости и потенциала можно упростить и записать так: . Или: .Разность потенциалов двух точек поля:
Полученный результат позволяет сделать два вывода:
1. Потенциал произвольной точки поля точечного заряда обратно пропорционален расстоянию от заряда до рассматриваемой точки:.
2. Потенциал бесконечно удалённой точки (r2 ) равен нулю = 0.
Множество точек одинакового потенциала образует в пространстве сферические эквипотенциальные поверхности.
5. Работа сил электрического поля по переносу заряда. Разность потенциалов. Теорема о циркуляции электростатического поля. Электрический потенциал. Связь между напряжённостью электростатического поля и потенциалом.
Существуют две характеристики электрического поля. В любой точке пространства поле можно задать либо вектором напряжённости — это «силовая» характеристика поля, либо потенциалом — это его энергетическая характеристика.
Потенциал — энергетическая характеристика поля, связанная и с энергией заряда в электростатическом поле и с работой, совершаемой электрической силой при перемещении заряда.
Вспомним, что силы, работа которых не зависит от вида траектории и определяется только положением её начальной и конечной точек, называются консервативными.
Мы пришли к выводу, что кулоновская сила консервативна. Впрочем, ничего неожиданного в этом выводе нет: ведь сила взаимодействия двух точечных зарядов может быть отнесена к классу центральных сил, а все центральные силы, как было установлено в механике, консервативны.
Итак, вычислим работу кулоновской силы при перемещении заряда q из точки 1 в положение 2 (по любой траектории):
Энергия единичного (q = 1) точечного заряда уже не будет связана с величиной этого пробного заряда q и может быть принята в качестве энергетической характеристики данной точки электростатического поля:
.
Эта энергетическая характеристика поля получила название потенциал — .
Потенциал произвольной точки электростатического поля равен энергии единичного положительного заряда, помещённого в эту точку.
Потенциал некоторой точки электростатического поля равен работе, совершаемой электрической силой при эвакуации единичного положительного заряда из этой точки в бесконечность:
.
Потенциал поля, созданного системой точечных зарядов, равен алгебраической сумме потенциалов, создаваемых в рассматриваемой точке каждым из зарядов в отдельности: . - «принцип суперпозиции для потенциала»
Разность потенциалов двух точек поля равна работе, совершаемой электрической силой при перемещении единичного заряда из первой точки во вторую:
Потенциал и напряжённость — две локальные характеристики электростатического поля. То есть, это две характеристики — энергетическая и силовая — одной и той же точки поля.
Разумно предположить, что между ними должна существовать однозначная связь.
напряжённость электростатического поля равна градиенту потенциала с обратным знаком.. Здесь векторный оператор «градиент»
grad = .
Так как это сферически симметричное поле, его потенциал будет меняться только как функция r. Поэтому связь напряжённости и потенциала можно упростить и записать так:.
Теорема о циркуляции электростатического поля. Интеграл по замкнутому контуру = называется циркуляцией вектора напряжённости электростатического поля по контуру L. По своей сути циркуляция вектора напряжённости — это работа электростатического поля, совершаемая при перемещении по замкнутому контуру единичного положительного заряда.
Так как речь идёт о работе консервативной силы, то на замкнутой траектории она равна нулю: .
Теорема о циркуляции в электростатике: циркуляция вектора напряжённости электростатического поля по любому замкнутому контуру равна нулю.