1) ЭЛЕКТРОДИНАМИКА Электрический заряд ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЗАРЯДА Дискретность эл. заряда Закон кулона 2) Напряженность электрического поля — это показатель, равный отношению силы, действующей на заряд в электрическом поле, к величине этого заряда. Принцип суперпозиции: - сила взаимодействия двух точечных зарядов не изменяется, если присутствуют другие заряды; - сила, действующая на точечный заряд со стороны двух других точечных зарядов, равна сумме сил, действующих на него со стороны каждого из точечных зарядов при отсутствии другого. Силовые линии: – это линии, касательная к которым в любой точке поля совпадает с направлением вектора напряженности E. 3) Работа сил электростатического поля при перемещении заряда из одной точки поля в другую не зависит от формы траектории, а определяется только положением начальной и конечной точек и величиной заряда. 4) Потенциал Эквипотенциальные поверхности. Связь между потенциалом и напряжённостью электрического поля. 5) Теорема Гаусса выражает связь между потоком вектора напряженности электрического поля через замкнутую поверхность и алгебраической суммой зарядов, заключенных в объеме, ограниченном этой поверхностью. 6) Электроёмкость Конденсатор Энергия заряженного конденсатора Последовательное и параллельное соединение конденсаторов Заряд и разряд конденсатора ЗАРЯД 7) Постоянный электрический ток Плотность тока Закон Ома в интегральной и дифференциальной форме записи (для участка цепи и для полной цепи). В ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ФОРМЕ 8) Электродвижущая сила Результирующее при посл. и параллельном соединение 9) Работа и мощность электрического тока 10) Электрическим током в полупроводниках называется направленное движение электронов к положительному полюсу, а дырок к отрицательному . Собственная и примесная проводимость полупроводников Примесная проводимость полупроводников — электрическая проводимость, обусловленная наличием в полупроводнике донорных или акцепторных примесей. Примесная проводимость, как правило, намного превышает собственную, и поэтому электрические свойства полупроводников определяются типом и количеством введенных в него легирующих примесей. Проводимость полупроводников увеличивается с введением примесей, когда наряду с собственной проводимостью возникает дополнительная примесная проводимость. Примесными центрами могут быть: 1. атомы или ионы химических элементов, внедренные в решетку полупроводника; 2. избыточные атомы или ионы, внедренные в междоузлия решетки; 3. различного рода другие дефекты и искажения в кристаллической решетке: пустые узлы, трещины, сдвиги, возникающие при деформациях кристаллов, и др. Изменяя концентрацию примесей, можно значительно увеличивать число носителей зарядов того или иного знака и создавать полупроводники с преимущественной концентрацией либо отрицательно, либо положительно заряженных носителей. Примеси можно разделить на донорные (отдающие) и акцепторные (принимающие). 11) 12) Взаимодействие параллельных проводов с токами Вокруг каждого из двух параллельных проводов с токами I1 и I2 возникает магнитное поле. На первый провод, находящийся в магнитном поле тока I2, будет действовать электромагнитная сила F1, а на второй провод, находящийся в поле тока I1 будет действовать электромагнитная сила F2. Опыты показывают, что силы F1 и F2 всегда равны друг другу, то есть F1 = F2 = F. Эти силы часто называют электродинамическими. Пользуясь правилом буравчика и левой руки, можно установить что провода с токами одного направления притягиваются, а провода с токами разных направлений отталкиваются друг от друга. Если каждый их двух параллельно расположенных в вакууме проводов имеет длину ⌊, значительно большую расстояния а между ними, то сила F, действующая на каждый из проводов, пропорциональна произведению токов, идущих по проводам, их длине и обратно пропорциональна расстоянию между ними: 13) Магнитное поле — поле, действующее на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом, независимо от состояния их движения ; магнитная составляющая электромагнитного поля. Магнитное поле может создаваться током заряженных частиц и/или магнитными моментами электронов в атомах (и магнитными моментами других частиц, что обычно проявляется в существенно меньшей степени) (постоянные магниты). Кроме этого, оно возникает в результате изменения во времени электрического поля. Основной количественной характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции В (вектор индукции магнитного поля). С математической точки зрения, магнитное поле описывается векторным полем В = В(x,y,z), заданным в каждой точке пространства. Действие МП на рамку с током ток, протекая в рамке, провоцирует проявление электромагнитного поля вокруг рамки. Это поле начинает противодействовать заданному магнитному полю. В местах противодействия этих двух полей возникают силы, которые пытаются развернуть поля относительно друг друга так, что бы противодействие было минимальным или вообще исчезло. Потому мы видим что рамка поворачивается.Рамка останавливается потому что линии электромагнитного поля рамки и линии заданного магнитного поля стали параллельными друг другу. 14) Линии магнитной индукции Индукция магнитного поля 15) Закон Био-Савара-Лапласа (с примером). 16) Закон Ампера Работа магнитного поля по перемещению проводника с током 17) Теорема Остроградского-Гаусса для магнитного поля (в сравнении с теоремой для электрического поля) Теорема выражает отсутствие в природе магнитных зарядов и замкнутость линий индукции магнитного поля. В случае неоднородного магнитного поля поток через какую-либо поверхность равен алгебраической сумме потоков через участки поверхности, вблизи которых поле можно считать однородным. Магнитный поток, как и поток вектора напряженности электрического поля, можно считать равным числу магнитных силовых линий, пересекающих рассматриваемую поверхность. Магнитное поле является вихревым, то есть его линии магнитной индукции замкнуты. Поэтому замкнутая поверхность, помещенная в магнитное поле, пронизывается линиями магнитной индукции так, что любая линия, входящая в эту поверхность, выходит из нее. Следовательно, полный магнитный поток через произвольную замкнутую поверхность равен нулю. Равенство нулю магнитного потока через замкнутую поверхность является следствием того, что в природе нет магнитных зарядов, и магнитные поля образуются только электрическими зарядами. 18) Действие магнитного поля на движущийся заряд СИЛА ЛОРЕНЦА 19) Теорема о циркуляции ветора Закон полного тока и его применение для расчёта магнитного поля созданного соленоидом и торроидом 20) Эффект Холла — это возникновение в электрическом проводнике разности потенциалов на краях образца (напряжения Холла) помещённом в поперечное магнитное поле, при протекании тока, перпендикулярному полю. Эффект Холла нашел множество областей применения. Эффект Холла позволяет определить концентрацию и подвижность носителей заряда, а в некоторых случаях − тип носителей заряда (электроны или дырки) в металле или полупроводнике, что делает его достаточно хорошим методом исследования свойств полупроводников (см. Метод ван дер Пау). На основе эффекта Холла работают датчики Холла — приборы, измеряющие напряжённость магнитного поля. Датчики Холла получили очень большое распространение в бесколлекторных, или вентильных, электродвигателях (сервомоторах). Датчики закрепляются непосредственно на статоре двигателя и выступают в роли ДПР (датчика положения ротора). ДПР реализует обратную связь по положению ротора, выполняет ту же функцию, что и коллектор в коллекторном ДПТ. Датчики Холла применяются в системах электронного зажигания двигателей внутреннего сгорания, в приводах дисководов, в двигателях вентиляторов компьютерной техники. Также на основе эффекта Холла работают некоторые виды ионных реактивных двигателей и МГД генераторы (В МГДгенераторе происходит прямое преобразование механической энергии движущейся среды в электрическую энергию. Движение таких сред описывается магнитнойгидродинамикой (МГД), что и дало наименование устройству.) Также датчики на основе эффекта Холла широко используются в смартфонах в качестве физической основы работы электронного компаса. Также датчики на основе эффекта Холла используются в электроизмерительных приборах (токовые клещи, токовые пробники) для бесконтактного измерения силы тока. 21) МАГНИТНЫЙ ПОТОК Энергия магнитного поля тока 22) Закон электромагнитной индукции Самоиндукция ИНДУКТИВНОСТЬ 23) Магнитные свойства вещества. Магнитные моменты электронов и атомов. Диамагнетизм и парамагнетизм. Ферромагнетики и их свойства. Природа ферромагнетизма. Ферромагнетики — некоторые металлы ( железо, никель, кобальт, гадолиний, марганец, хром и их сплавы) с большим магнитной проницаемостью, проявляющие явление гистерезиса; различают мягкие ферромагнетики с малой коэрцитивной силой и твердые ферромагнетики с большой коэрцитивной силой. Ферромагнетики используются для производства постоянных магнитов, сердечников электромагнитов и трансформаторов. 24) Свободные гармонические колебания в электрическом контуре. Вынужденные электрические колебания. Переменный ток. Резонансы в цепи переменного тока. 25) Оптика. Волновая и квантовая природа света. Законы распространения света. Явление полного внутреннего отражения. 26. Линзы. Виды линз. Основные элементы. Формула тонкой линзы. Построение изображения в линзах. Ход основных лучей. Линза - это оптически прозрачное однородное тело, ограниченное с двух сторон двумя сферическими (или одной сферической и одной плоской) поверхностями. Линзы обычно изготавливаются из стекла или специальных прозрачных пластмасс. Говоря о материале линзы, мы будем называть его стеклом - особой роли это не играет. 27. Построение изображения в зеркалах. Глаз – как оптический прибор. 28. Интерференция света. Интерференционная картина от двух когерентных источников света. ОБЪЯСНЕНИЕ ПО РУССКИ Бегут две волны, например, на воде. Если в каком-то месте у обеих волн получается гребень, то эти гребни складываются, в результате получается увеличенный гребень, в этом месте волны усилили друг дружку. Если же гребень обной волны совпал с впадиной другой волны, то получается ни то, ни другое, а просто как будто в этом месте волн нет, тихо. Интерферениция - наложение волн и где-то усиление, а где-то ослабление колебаний. То же верно и для звуковых и для электромагнитных волн, включая световые волны. 29. Способы наблюдения интерференции (зеркала Френеля, бипризма Френеля, зеркало Ллойда). Бипризма Френеля- двойная призма с очень малыми углами при вершинах, как бы составленная из двух сложенных своими основаниями прямоугольных призм. Служит она наравне с зеркалами Френеля для наблюдения интерференции световых лучей. Бипризма Френеля является оптическим устройством, позволяющим из одного источника света формировать две когерентные волны, которые дают возможность наблюдать на экране устойчивую интерференционную картину. Зеркало Ллойда - устройство для наблюдения интерференции световых пучков. Свет от источника, расходящийся под небольшим углом, падает на отражающую поверхность, расположенную перпендикулярно экрану. Интерференционная картина наблюдается на экране в области перекрытия падающего и отраженного световых потоков Зеркала Френеля Две когерентные световые волны получаются в результате отражения от двух зеркал М и N, плоскости которых наклонены под небольшим углом φ друг к другу 30. Интерференция света в тонких плёнках. 31. Дифракция света. Зоны Френеля. Расчёт радиусов и площадей зон Френеля. 32. Дифракция Фраунгофера на одной щели и на дифракционной решётке. Разрешающая способность и дисперсия дифракционной решётки. Дифракция Фраунгофера — случай дифракции, при котором дифракционная картина наблюдается на значительном расстоянии от отверстия или преграды. Дифракция Фраунгофера на одиночной щели Параллельный пучок монохроматического света падает нормально на непрозрачную преграду, (рисунок 6.4.1), в котором прорезана узкая щель ВС, имеющая постоянную ширину и длину. Основными характеристиками всякого спектрального прибора являются дисперсия и разрешающая сила. Дисперсия определяет угловое или линейное расстояние между двумя спектральными линиями, отличающимися по длине волны на единицу (например, на 1 А). Разрешающая сила определяет минимальную разность длин волн, при которой две линии воспринимаются в спектре раздельно.Угловой дисперсией называется величина , (15) где δφ—угловое расстояние между спектральными линиями, отличающимися по длине волны на δλ. Чтобы найти угловую дисперсию дифракционной решётки, продифференцируем условие главного максимума : . (16) При небольших углах , поэтому . (17) Линейной дисперсией, (18) где δl – линейное расстояние между спектральными линиями на экране, отличающимися по длине волны на δλ. При небольших углах . Здесь f’ – фокусное расстояние линзы, собирающей дифрагирующие лучи на экране. Разрешающей силой спектрального прибора называют безразмерную величину , (19) где δλ – минимальная разность длин волн двух спектральных линий, при которой эти линии воспринимаются раздельно. Величина δλ не может быть определена точно, а лишь приближённо. Услов критерий был введен Релеем. спектральные линии с разными длинами волн, но одинаковой интенсивности, считаются разрешёнными, если главный максимум одной спектральной линии совпадает с первым минимумом другой. В этом случае между двумя максимумами возникает провал,составляющий около 20% от интенсивности в максимумах, и линии ещё воспринимаются раздельно. Найдём разрешающую силу дифракционной решётки. Положение серединыm-го максимума для волны λ+δλ определяется условием . Края m-го максимума для длины волны λ расположены под углом, удовл соотношению . Середина максимума одной линии совпадает с краем максимума другой (или первым минимумом) при условии ; . Окончательно получим . (20) На рис.4 представлены дифракционные картины, получающиеся для двух спектральных линий с помощью решёток, отличающихся значениями дисперсии и разрешающей силы. 33. Дисперсия света. Поглощение (абсорбция) света. Закон Бугера. 34. Поляризация света. Естественный и поляризованный свет. Степень поляризации. Поляризатор и анализатор. 35. Закон Малюса. Закон Брюстера. 36. Тепловое излучение и его характеристики. Закон Кирхгофа. Закон Стефана-Больцмана и смещения Вина. 37. Фотоны. Свойства фотонов. Фотоэффект. Законы Столетова. Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта. Фотоэффект З-ны Столетова 38. Законы Кирхгофа для теплового излучения. Абсолютно чёрное тело. 39. Эффект Комптона. Корпускулярно волновой дуализм. Волны де Бройля. 40. Соотношение неопределённостей Гейзенберга. 41. Элементы квантовой механики. Уравнение Шредингера. 42. Атом и его строение. Спектр атома водорода. Постулаты Бора. Условие квантования орбит. Энергетические уровни. 43. Закон радиоактивного распада. Схемы распадов. 44. Общие свойства элементарных частиц. Фундаментальные взаимодействия. Классификация элементарных частиц.
