Електрика та магнетизм. Питання, що виносяться на екзамен (2012-2013 н.р.)

Електрика та магнетизм

Питання, що виносяться на екзамен (2012-2013 н.р.)

Електричний заряд. Властивості електричних зарядів. Елементарні носії електричного заряду. Закон збереження електричного заряду.
Електростатичне поле. Закон взаємодії електричних зарядів (закон Кулона). Системи одиниць вимірювання електричних величин СІ та СГСЕ.
Напруженість електростатичного поля. Напруженість поля точкового заряду. Силові лінії електростатичного поля.
Принцип суперпозиції електричних полів та його застосування для обчислення напруженості електричного поля протяжних заряджених систем (на прикладі однорідно зарядженого стрижня). Оцінка напруженості поля в атомі.
Потік вектора напруженості електричного поля. Теорема Гаусса в інтегральній формі.
Приклади застосування теореми Гаусса (відшукання напруженості електричного поля зарядженої провідної сферичної оболонки, рівномірно зарядженої кулі, рівномірно заряджених нескінченно довгих циліндра, нитки та нескінченної площини).
Теорема Гаусса у диференціальній формі. Локальність теореми Гаусса та польові уявлення.
Теорема Ірншоу. Нестабільність атомарної системи статичних зарядів.
Робота сил електростатичного поля. Циркуляція та ротор вектора напруженості електричного поля. Потенціальність електростатичного поля.
Потенціал та різниця потенціалів. Потенціал електричного поля точкового заряду. Одиниці вимірювання потенціалу. Зв`язок між напруженістю та потенціалом електричного поля. Одиниці вимірювання напруженості. Еквіпотенціальні поверхні.
Принцип суперпозиції електричних полів для потенціалу. Застосування принципу суперпозиції для відшукання потенціалу системи електричних зарядів. Потенціал поля однорідно заряджених стрижня та кулі, тонкої сфери.
Потенціальна енергія системи точкових електричних зарядів. Оцінка енергії електростатичної взаємодії в атомах.
Загальна задача електростатики. Рівняння Пуассона та Лапласа.
Електричний диполь. Дипольний момент. Потенціал та напруженість електричного поля диполя на великих відстанях.
Момент сил, що діють на диполь в однорідному електричному полі.
Диполь у неоднорідному електричному полі.
Дипольний момент системи зарядів.
Поле системи зарядів на великих відстанях. Поняття про розклад потенціалу електричного поля за мультиполями.
Електричне поле в речовині. Мікро- та макрополе.
Незаряджений провідник в електричному полі. Явище електростатичної індукції. Електростатичний захист.
Електричне поле зарядженого провідника. Силові лінії та еквіпотенціальні поверхні електричного поля зарядженого провідника. Розподіл заряду по поверхні провідника. Напруженість поля біля поверхні провідника. Вістря.
Діелектрики з полярними та неполярними молекулами, іонні кристали. Поляризація діелектриків. Вектор поляризації (електрична поляризованість) та поляризаційні заряди. Діелектрична сприйнятливість.
Потік вектора поляризації при неоднорідній поляризації.
Теорема Гаусса для електричного поля у діелектрику в інтегральній та диференціальній формі. Вектор електричної індукції (електричного зміщення). Діелектрична проникність.
Граничні умови для векторів напруженості та індукції електричного поля. Напруженість електричного поля у діелектрику.
Діелектричні властивості полярних діелектриків. Зв’язок між діелектричною сприйнятливістю полярного діелектрика, дипольним моментом молекули та температурою.
Діелектрична проникність неполярних діелектриків. Формула Клаузіуса-Моссоті.
П’єзоелектрики, сегнетоелектрики та піроелектрики – фізичні властивості та практичне застосування.

29. Електрична ємність відокремленого провідника. Одиниці вимірювання ємності.

30. Конденсатори. Ємність конденсатора. Обчислення ємності плоского, циліндричного та сферичного конденсаторів.

31. Послідовне та паралельне з'єднання конденсаторів.

32. Довільна система заряджених провідників - загальний зв'язок між потенціалами та зарядами провідників. Ємнісні та потенціальні коефіцієнти.

33. Енергія зарядженого конденсатора. Густина енергії електричного поля. Повна енергія електричного поля системи протяжних зарядів.

34. Робота з поляризації діелектрика. Сили, що діють на діелектрик в неоднорідному електричному полі. Електрострикція.

Електричний струм. Умови створення струму. Сила та густина струму, одиниці їх вимірювання.
Рівняння неперервності для електричного струму.
Зв'язок між густиною струму та зарядом, концентрацією і швидкістю впорядкованого руху носіїв заряду. Рухливість носіїв заряду.
Закон Ома у диференціальній формі. Питома електропровідність та питомий електроопір.
Електричне поле у провіднику при проходженні постійного струму. Роль поверхневих зарядів у створенні поля у провіднику. Встановлення рівноважного стану при появі об'ємних зарядів у провіднику.
Умови створення постійного струму. Сторонні сили. Електрорушійна сила (е.р.с.) джерела струму. Закон Ома у диференціальній формі при наявності поля сторонніх сил.
Падіння (спад) напруги. Закон Ома для ділянки кола в інтегральній формі.
Електричний опір. Електроопір однорідного провідника. Одиниці вимірювання електроопору, питомого електроопору та питомої електропровідності.
Електороопір при послідовному та паралельному з'єднанні провідників.
Робота та потужність при проходженні електричного струму. Закон Джоуля-Ленца в інтегральній та диференціальній формі.
Розгалужені кола. Правила Кірхгофа.
Перехідні процеси у колі з конденсатором: розрядка та зарядка конденсатора.
Класифікація речовин за величиною питомої електропровідності та характером її температурної залежності – провідники, напівпровідники та діелектрики.
Класична теорія електропровідності металів (модель Друде) та її обмеженість.
Поняття про квантово-механічний опис руху електронів у кристалах. Одночастинкові квантові стани та одночастинкові хвильові функції електронів. Принцип Паулі.
Застосування статистики Фермі-Дірака до опису розподілу електронів за одночастинковими станами. Хімічний потенціал газу вільних електронів у металі та енергія Фермі. Вироджений електронний газ.
Міжатомна взаємодія та розщеплення атомних енергетичних рівнів на енергетичні зони.
Схема заповнення енергетичних зон у металах. Рівень Фермі та поверхня Фермі. Залежність опору металів від температури. Явище надпровідності та його природа.
Зонна схема енергії електронів у напівпровідниках – валентна, заборонена зони та зона провідності.
Утворення парноелектронних зв'язків у кремнії та германії. Поняття про -гибридизацію. Власна провідність напівпровідників. Вільні електрони та дірки.
Застосування статистики Больцмана до опису електронних станів у власних напівпровідниках. Ширина забороненої зони та положення рівня Фермі у власному напівпровіднику.
Залежність опору напівпровідників від температури.
Домішкова провідність. Донори та акцептори. Напівпровідники та типу.
Контакт двох напівпровідників з різним типом провідності. -перехід та його випрямляюча дія.
Напівпровідниковий діод.
Біполярний транзистор. Підсилювач напруги та потужності на основі біполярного транзистору.
Фоторезистор. Фотодіод та фототранзистор.
Світлодіод (LED). Органічний світлодіод (OLED).
Фотовольтаїчний ефект. Сонячний елемент. Органічні фотовольтаїчні елементи.
Робота виходу у металі. Внутрішня та зовнішня контактна різниця потенціалів.
Ефект Зеєбека. Термо-е.р.с та термоелектричний струм. Коефіцієнти термо-е.р.с. для металів та напівпровідників. Термопари.
Ефект Пельтье та ефект Томсона. Напівпровідникові термоелементи.
Електричний струм у вакуумі. Термоелектронна емісія. Оксидування катодів. Зв'язок між густиною термоелектронного струму та прикладеною напругою (закон "трьох других").
Густина струму насичення (формула Річардсона-Дешмана).
Електровакуумні прилади: діод, тріод, тетрод, пентод.
Вторинна електронна емісія. Фотоелектронний помножувач.
Несамостійний розряд. Густина струму насичення. Самостійний розряд. Об'ємна та поверхнева іонізація. Умова запалювання самостійного розряду.
Види самостійного розряду: тліючий, дуговий, іскровий, коронний розряд. Блискавка. Плазма.
Практичне використання розряду у газах. Люмінесцентні лампи. Газові лічильники іонізуючого випромінення.
Електроліти. Електроліз та електролітична дисоціація. Закони Фарадея для електролізу.
Магнітна взаємодія електричних струмів у вакуумі. Магнітне поле. Силова характеристика поля – вектор магнітної індукції. Сила, що діє на заряд, який рухається, з боку магнітного поля. Сила Лоренца.
Рух заряджений частинок в електричному та магнітному полях. Електронно-променева трубка. Синхротронний прискорювач. Ефект Холла.
Магнітне поле заряду, що рухається (закон Біо-Савара-Лапласа). Магнітне поле елемента струму.
Принцип суперпозиції магнітних полів.
Магнітне поле прямолінійного провідника кінцевої довжини. Силові лінії (лінії індукції) магнітного поля.
Сила, що діє на елемент струму з боку магнітного поля. Закон Ампера.
Взаємодія струмів. Взаємодія двох довгих прямолінійних провідників зі струмом. Введення одиниці вимірювання сили струму в СІ – Ампера.
Системи одиниць СІ, СГСЕ, СГСМ, абсолютна симетрична (гаусова), зв’язок між ними.
Магнітний потік, одиниці визначення магнітного потоку в СІ. Теорема Гаусса для магнітного поля в інтегральній та диференціальній формі.
Теорема про циркуляцію вектора магнітної індукції у вакуумі. Обчислення індукції магнітного поля соленоїда та тороїда.
Теорема про циркуляцію вектора магнітної індукції у диференціальній формі. Вихровий характер магнітного поля.
Векторний потенціал магнітного поля. Рівняння Пуассона для векторного потенціалу.
Індукція магнітного поля колового струму. Магнітний момент елементарного замкненого струму (струмового магнітного диполя).
Елементарний замкнений струм в однорідному та неоднорідному магнітному полі – обертальний момент, який діє на замкнений струм, енергія взаємодії з магнітним полем та сила, що діє в неоднорідному магнітному полі на замкнений струм.
Перетворення електричного та магнітного полів. Інваріанти електромагнітного поля. Релятивістська природа магнетизму.
Магнітні властивості атомів. Власний магнітний момент електрона. Гіромагнітне відношення для власного та орбітального магнітних моментів електрона.
Молекулярні (мікроскопічні) струми в речовині – сучасні уявлення. Вектор намагніченості (намагніченість). Циркуляція вектора намагніченості та сила молекулярних струмів.
Теорема про циркуляцію вектора магнітної індукції в речовині. Напруженість магнітного поля. Циркуляція вектора напруженості магнітного поля в речовині. Магнітна сприйнятливість. Відносна магнітна проникність.
Граничні умови для векторів магнітної індукції та напруженості магнітного поля на границі двох магнетиків. Заломлення магнітних силових ліній. Магнітні лінзи та їх застосування.
Основні типи магнетиків. Природа діамагнетизму. Прецесія електронної орбіти в магнітному полі. Магнітна сприйнятливість діамагнетика.
Фізичні властивості парамагнетиків. Розподіл атомних магнітних моментів у зовнішньому магнітному полі. Магнітна сприйнятливість парамагнетика. Закон Кюрі.
Фізичні властивості феромагнетиків. Закон Кюрі-Вейсса. Температура Кюрі. Ферімагнетики та антиферомагнетики. Температура Неєля. Ферити.
Природа феромагнетизму. Магнітний гістерезис. Залишкова намагніченість та коерцитивна сила. Магнітний запис інформації.
Явище електромагнітної індукції. Закон електромагнітної індукції. Правило Ленца. Процеси, які зумовлюють виникнення е.р.с. індукції.
Закон електромагнітної індукції інтегральній та диференціальній формі. Вихрове електричне поле. Струми Фуко.
Індуктивність контура зі струмом. Індуктивність соленоїда та тороїда.
Перехідні процеси в колі з індуктивністю.

102. Явище самоіндукції. Магнітно-зв’язані контури. Коефіцієнти взаємної індукції. Явище взаємоіндукції.

103. Робота джерела струму при наявності електромагнітної індукції. Робота в магнітному полі.

Енергія магнітного поля. Густина енергії магнітного поля.
Власна та взаємна магнітна енергія струмів.
Сили, що діють на протяжні тіла в магнітному полі (пондеромоторні сили).
Струм зміщення. Закон повного струму в інтегральній та диференціальній формі.

108. Система рівняння Максвела в диференціальній та інтегральній формі. Фізичний зміст рівнянь. Властивості та обмеження рівнянь Максвелла.

109. Загальне рівняння, що описує власні змінні процеси у коливальному контурі. Ідеальний коливальний контур. Частота та період коливань. Взаємні перетворення енергії електричного та магнітного полів в ідеальному коливальному контурі.

110. Коливання, що згасають. Характеристики згасаючих коливань. Логарифмічний коефіцієнт згасання. Добротність контуру. Періодичний та аперіодичний режими коливань.

111. Вимушені електромагнітні коливання Метод векторних діаграм. Активний опір, індуктивність та ємність у колі змінного струму.

112. Закон Ома для послідовного коливального контуру. Резонанс напруг, його застосування.

Опис змінного струму у комплексній формі. Метод комплексних амплітуд.
Розгалуження змінних струмів. Резонанс струмів, його застосування.

115. Робота та потужність у колі змінного струму. Ефективні значення сили та напруги змінного струму.

116. Генератор змінного струму. Трифазний струм. Фазна та лінійна напруги. Методи з’єднання генератора з навантаженням – "зіркою" та "трикутником".

Електричні двигуни змінного струму – синхронні та асинхронні.
Трансформатор.
Передача електроенергії на великі відстані.

120. Хвильове рівняння для електромагнітних хвиль у непровідному незарядженому середовищі.

121. Плоскі електромагнітні хвилі. Властивості плоских електромагнітних хвиль. Шкала електромагнітних хвиль.

122. Енергія, яку переносить хвиля. Вектор Пойтінга. Закон збереження енергії для електромагнітного поля.

Імпульс електромагнітної хвилі. Тиск, що створює електромагнітна хвиля.
Випромінення електромагнітних хвиль. Відкритий коливальний контур.

⇐ Предыдущая 1 2 345 Следующая ⇒