Программа для подготовки к коллоквиуму

Программа для подготовки к коллоквиуму
по курсу "Электричество и магнетизм"
Электростатика
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
Элементарные электрические заряды и взаимодействия между ними. Принцип суперпозиции.
Точечные макроскопические заряды. Закон Кулона. Системы единиц.
Электростатическое поле в вакууме. Вектор напряженности электрического поля.
Скалярный потенциал. Связь между электрическим полем и потенциалом.
Примеры вычисления электрических полей и потенциалом простейших систем сферы, нити,
диполя, плоскости.
Теорема Гаусса. Интегральная форма записи уравнений электростатического поля в
вакууме.
Примеры вычисления полей при помощи интегральных теорем: поле шара, поле цилиндра,
поле плоскости.
Дифференциальная форма записи уравнений для электростатического поля в вакууме.
Примеры использования теорем в дифференциальной форме: Ленгмюровские колебания в
плазме.
Уравнение Пуассона для скалярного потенциала. Теорема единственности решения задач
электростатики.
Электрическое поле при наличии проводников. Метод изображений. Заряд над плоской
бесконечной проводящей поверхностью.
Примеры расчетов полей при наличии проводников.: заряд вблизи заземленной и
изолированной сферы, металлический шар и цилиндр в однородном электрическом поле.
Простейшие механизмы поляризации диэлектриков: электронная и ориентационная
поляризация.
Анизотропные молекулы в электрическом поле.
Векторы поляризации и электрической индукции и их использование для описания
электрического поля при наличии диэлектриков.
Примеры вычисления полей в диэлектрике: точечный заряд в сферической «шубе» вокруг
диэлектрика, точечный заряд над полупространством из диэлектрика с плоской границей.
Электрическое поле однородно поляризованного шара. Поляризация конденсированных
диэлектриков. Спонтанная поляризация диэлектриков.
Электростатическая энергия системы электрических зарядов в вакууме.
Объемная плотность энергии электростатического поля в вакууме.
Объемная плотность энергии электростатического поля в диэлектрике.
Силы, действующие на диэлектрик в неоднородном электрическом поле: затягивание
жидкого диэлектрика в конденсатор.
Электрический ток
1
2
3
4
5
6
7
Основные определения. Закон сохранения электрического заряда. Дифференциальная
форма закона Ома для сред с эффективной силой вязкого трения.
Объемные токи. Входное сопротивление полубесконечного кабеля. Входное сопротивление
«бесконечной лестницы сопротивлений». Сопротивление утечки полубесконечного
коаксиального кабеля. Простейшая модель электропроводности нервного аксона.
Элементы классической теории проводимости металлов. Дифференциальная и интегральная
формы закона Ома для пассивного и активного участков цепи. Удельное сопротивление и его
зависимость от температуры. Трудности классической теории проводимости металлов.
Электрический ток в вакууме. Вакуумный диод. Закон 3/2. Выпрямление электрического
тока.
Электрический ток в газах. Механизмы ионизации. Простейшая модель электрического
разряда. Атмосферное электричество.
Элементы зонной теории кристаллов. Проводники, диэлектрики и собственные
полупроводники. Примесные полупроводники и их применение.
Закон Джоуля-Ленца.