О Б Щ А Я Ф И З И К А

Программа раздела "Электричество и магнетизм"

ВФК 2011

Элементарный заряд. Закон сохранения электрического заряда. Точечный заряд. Закон Кулона. Системы единиц СИ и СГСЭ (гауссова). Рационализированная запись формул в системе СИ.

Электрическое поле. Напряженность поля. Поле точечного заряда. Принцип суперпозиции полей. Работа сил электростатического поля. Потенциальная энергия заряда в поле. Потенциал. Энергия взаимодействия зарядов одной системы и двух систем зарядов. Связь между напряженностью электрического поля и потенциалом.

Электрический диполь. Электрический дипольный момент диполя. Момент сил, действующих на диполь. Энергия диполя во внешнем электрическом поле. Сила, действующая на диполь в неоднородном поле.

Поле системы зарядов на больших расстояниях. Дипольный электрический момент системы зарядов.

Элементы векторного анализа (1-я часть). Поток вектора. Дивергенция. Теорема Остроградского-Гаусса. Оператор набла.

Теорема Гаусса для вектора Е. Дивергенция Е.

Объемная, поверхностная и линейная плотность зарядов. Поле одной и двух заряженных плоскостей. Поле заряженных цилиндрических и сферических поверхностей. Поле однородно по объему заряженного шара.

Полярные и неполярные молекулы. Поляризованность диэлектрика. Диэлектрическая восприимчивость. Связанные и сторонние заряды. Связь между поляризованностью диэлектрика и поверхностной и объемной плотностью связанных зарядов. Сегнетоэлектрики.

Вектор электрического смещения (электрической индукции). Диэлектрическая проницаемость. Теорема Гаусса для вектора D. Поле в диэлектрике.

Условия на границе раздела двух диэлектриков для векторов Е и D.

Условия равновесия зарядов на проводнике. Поле вблизи поверхности проводника. Проводник во внешнем электрическом поле.

Электроемкость. Коэффициенты взаимной емкости. Конденсаторы. Емкость плоского, цилиндрического и сферического конденсаторов.

Энергия заряженного проводника. Энергия заряженного конденсатора. Энергия электрического поля. Плотность энергии электрического поля.

Электрический ток. Сила и плотность тока. Уравнение непрерывности. Сторонние силы. Разность потенциалов, электродвижущая сила и падение напряжения.

Закон Ома. Сопротивление проводников. Сверхпроводимость. Закон Ома в дифференциальной форме. Закон Ома для неоднородного участка цепи. Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа.

Мощность тока. Закон Джоуля – Ленца. Удельная тепловая мощность тока (дифференциальная форма закона Джоуля – Ленца).

Элементы векторного анализа (2-я часть). Циркуляция вектора. Ротор. Теорема Стокса.

Циркуляция и ротор напряженности электрического поля Е.

Магнитное поле. Взаимодействие токов. Закон Ампера. Принцип суперпозиции.

Магнитная индукция. Закон Био – Савара - Лапласа.

Векторный потенциал магнитного поля. Поле системы токов на большом расстоянии от неё. Магнитный дипольный момент контура с током и системы токов.

Магнитное поле контура с током. Поле в центре и на оси кругового тока.

Поле бесконечного прямого тока. Магнитное поле равномерно движущегося заряда и его связь с электрическим полем этого заряда (нерелятивистский случай).

Сила, действующая на заряд, движущийся в магнитном поле (магнитная сила). Сила Лоренца. Связь с законом Ампера.

Замкнутый контур с током в слабо неоднородном магнитном поле. Вращательный момент, действующий на контур. Энергия контура во внешнем магнитном поле. Сила, действующая на контур в слабо неоднородном поле.

Теорема Гаусса для вектора В. Дивергенция В. Циркуляция и ротор индукции магнитного поля. Поле соленоида и тороида.

Намагниченность магнетика. Связь между намагниченностью и плотностью молекулярных токов (без вывода). Напряженность магнитного поля. Циркуляция вектора Н. Магнитная восприимчивость и магнитная проницаемость. Условия на границе раздела двух магнетиков для векторов В и Н.

Природа диамагнетизма и парамагнетизма (качественно). Ферромагнетизм. Гистерезис. Остаточная намагниченность и коэрцитивная сила. Природа ферромагнетизма. Домены. Точка Кюри. Антиферромагнетики.

Закон Фарадея. Явление электромагнитной индукции (самоиндукции). Закон Фарадея. Правило Ленца. Электродвижущая сила индукции (самоиндукции). Потокосцепление (полный магнитный поток). Токи Фуко. Коэффициенты самоиндукции и взаимной индукции. Индуктивность соленоида.

Энергия магнитного поля тока. Энергия магнитного поля контура с индуктивностью L и током I. Плотность магнитной энергии. Работа перемагничивания ферромагнетика.

Вихревое электрическое поле. Электромагнитное поле. Ток смещения. Полный ток.

Уравнение Максвелла в дифференциальной форме. Уравнение Максвелла в интегральной форме. Плотность энергии и вектор плотности потока энергии электромагнитного поля в вакууме. Закон сохранения энергии электромагнитного поля.

Электромагнитные волны в вакууме и однородной изотропной среде. Волновое уравнение. Монохроматическая плоская электромагнитная волна и её основные свойства. Фаза волны. Частота, длина волны, волновой вектор и волновое число. Уравнение поверхности постоянной фазы, фазовая скорость. Поперечность волны, синфазность Е и Н.

Квазистационарные токи. Свободные колебания в контуре без активного сопротивления. Свободные затухающие колебания. Логарифмический декремент затухания. Добротность контура. Вынужденные электрические колебания. Резонансные кривые для напряжения и силы тока.

Движение заряженных частиц в электрическом и магнитном полях.

Определение удельного заряда электрона. Опыт Томсона. Опыт Буша. Определение заряда электрона в опыте Милликена.

Определение удельного заряда иона. Метод парабол Томсона. Масс-спектрограф Астона. Масс-спектрограф Бейнбриджа.

Ускорители заряженных частиц. Генератор Ван-де-Граафа. Бетатрон. Циклотрон. Протонный синхротрон.

ЛИТЕРАТУРА:

	С12	Савельев И.В. Курс общей физики. Т.2.- М.: Наука, 1998
	С12	Савельев И.В. Курс общей физики. Т.2.- М.: Астрель - АСТ, 2001, 2004