Минимальный список необходимых для успешной сдачи экзамена вопросов и ответов по физике для заочников (раздел “Электричество и магнетизм”).

Минимальный список необходимых для успешной сдачи экзамена вопросов и ответов по физике для заочников (раздел “Электричество и магнетизм”).

1. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона.

2. Напряженность электрического поля. Линии напряженности.

3. Потенциал электрического поля. Потенциал электрического поля точечного заряда. Эквипотенциальные поверхности.

4. Связь между потенциалом и напряженностью электрического поля.

5. Электрический диполь. Момент силы и потенциальная энергия диполя во внешнем электрическом поле.

6. Теорема Гаусса в электростатике.

7. Вектор электрического смещения. Теорема Гаусса для электростатического поля в диэлектрике.

8. Электрическая емкость. Конденсаторы. Энергия заряженного конденсатора. Энергия электрического поля. Объемная плотность энергии электрического поля.

9. Сила и плотность тока. Электродвижущая сила. Напряжение. Однородный и неоднородный участки цепи.

10. Закон Ома для однородного участка цепи.

11. Закон Ома для неоднородного участка цепи. Закон Ома для замкнутой цепи.

12. Правила Кирхгофа.

13. Мощность тока. Закон Джоуля - Ленца.

14. Магнитное поле. Вектор магнитной индукции. Магнитный момент рамки с током.

15. Закон Био-Савара-Лапласа.

16. Сила Лоренца.

17. Сила Ампера.

18. Вращающий момент и потенциальная энергия контура с током в магнитном поле.

19. Работа, совершаемая при перемещении тока

20. Напряженность магнитного поля. Теорема о циркуляции вектора напряженности.

21. Диамагнетики. Парамагнетики. Ферромагнетики. Петля гистерезиса.

22. Явление электромагнитной индукции. ЭДС электромагнитной индукции. Правило Ленца.

23. Явление самоиндукции. Индуктивность. Явление взаимной индукции.

24. Энергия магнитного поля.

25. Электромагнитная волна. Вектор Пойнтинга.

26. Электрический колебательный контур. Свободные незатухающие электрические колебания в контуре. Вынужденные колебания в электрическом колебательном контуре. Резонанс.

27. Переменный ток. Активное и реактивное сопротивление. Метод векторных диаграмм для переменного тока.

28. Мощность переменного тока. Действующие значения силы тока и напряжения. Коэффициент мощности.

Электростатика

Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона.

Закон сохранения электрического заряда: алгебраическая сумма зарядов, входящих в замкнутую систему не изменяется с течением времени

Закон Кулона: сила взаимодействия между двумя точечными зарядами прямо пропорциональна величине этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Эта сила направлена по прямой соединяющей эти заряды

где F — сила взаимодействия точечных зарядов q ₁ и q ₂; r — расстояние между зарядами; e — относительная диэлектрическая проницаемость среды, в которой находятся заряды; e_o — электрическая постоянная.

Относительная диэлектрическая проницаемость среды e показывает, во сколько раз взаимодействие между зарядами ослабляется диэлектрической средой (по сравнению с вакуумом).

 

Потенциал электрического поля. Потенциал электрического поля точечного заряда. Эквипотенциальные поверхности.

Потенциал электрического поля представляет собой скалярную физическую величину, численно равную потенциальной энергии единичного положительного точечного (пробного) заряда, помещенного в данную точку поля

.

где П — потенциальная энергия точечного заряда q, находящегося в данной точке поля (при условии, что потенциальная энергия заряда, удаленного в бесконечность, равна нулю).

Потенциальная энергия заряда q в электрическом поле вычисляется по формуле

.

Потенциал, создаваемого системой точечных зарядов (принцип суперпозиции электрических полей), равен алгебраической сумме потенциалов, создаваемых в данной точке поля каждым из зарядов системы:

,

где j _i—потенциал в данной точке поля, создаваемого i-м зарядом.

Потенциал поля, создаваемого точечным зарядом q на расстоянии r

Работа сил поля по перемещению заряда q из точки поля с потенциалом φ ₁ в точку с потенциалом φ ₂

A ₁₂ = q (φ₁ – φ₂).

Эквипотенциальные поверхности – поверхности равного потенциала. Они всегда перпендикулярны линиям напряженности.

Сила постоянного тока

Электрический ток – направленное движение электрических зарядов.

За направление электрического тока выбрано направление движения положительных зарядов.

Сила тока скалярная физическая величина, численно равная заряду, прошедшему через поперечное сечение проводника в единицу времени

,

где dq — заряд, прошедший через поперечное сечение проводника за время dt.

Плотность тока

,

где S — площадь поперечного сечения проводника.

Связь плотности тока со средней скоростью < v >направленного движения заряженных частиц

,

где q — заряд частицы; п — концентрация заряженных частиц.

Сторонние силы (действующие на участке электрической цепи) это силы неэлектростатической природы.

Электродвижущей силой (ЭДС) называют работу сторонних сил по переносу вдоль электрической цепи единичного положительного заряда

.

Однородный участок цепи – участок, не содержащий сторонних сил. Неоднородный участок цепи – участок, содержащий сторонние силы (т.е. источник ЭДС).

Напряжением на участке цепи (U) называют работу сторонних сил и сил электростатического поля по переносу вдоль электрической цепи единичного положительного заряда

.

Для однородного участка напряжение равно разности потенциалов на данном участке

.

Правила Кирхгофа.

Правила Кирхгофа:

а) — первое правило (алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле, равна нулю);

б) — второе правило (в замкнутом проводящем контуре алгебраическая сумма ЭДС равна алгебраической сумме произведений токов на сопротивления участков данного контура),

где — алгебраическая сумма сил токов, сходящихся в узле; — алгебраическая сумма произведений сил токов на сопротивления участков в замкнутом контуре; — алгебраическая сумма ЭДС в замкнутом контуре. Узел – место соединения трех и более проводников.

 

Электромагнетизм

Закон Био-Савара-Лапласа.

Закон Био—Савара—Лапласа позволяет рассчитать магнитное поле, создаваемое проводником произвольной формы с током.

Закон Био—Савара—Лапласа

,

где d B —магнитная индукция поля, создаваемого элементом провода длиной d l с током I; r —радиус-вектор, направленный от элемента проводника к точке, в которой определяется магнитная индукция; a — угол между радиус-вектором и направлением тока в элементе провода d l.

Магнитная индукция в центре кругового тока

,

где R — радиус кругового витка.

Магнитная индукция поля прямого тока

,

где r _о — расстояние от оси провода до точки, в которой определяется магнитная индукция.

Сила Лоренца.

Сила Лоренца это сила, действующая на заряд, движущийся в магнитном поле:

,

где v — скорость заряженной частицы; a — угол между векторами v и В.

Направление силы Лоренца находят по правилу левой руки (для положительного заряда): если четыре пальца левой руки расположить по направлению скорости положительного заряда (для отрицательного – в обратную сторону), а линии магнитной индукции будут входить в ладонь, то отставленный на 90^о большой палец покажет направление силы Лоренца

 

Сила Ампера.

Сила Ампера это сила, действующая на провод длиной l с током I в магнитном поле с индукцией В (закон Ампера)

,

где a — угол между направлением тока в проводе и вектором магнитной индукции В. Это выражение справедливо для однородного магнитного поля и прямого отрезка провода. Если поле неоднородно и провод не является прямым, то закон Ампера можно применять к каждому элементу провода в отдельности в виде.

Направление силы Ампера находят по правилу левой руки: если четыре пальца левой руки расположить по направлению тока, а линии магнитной индукции будут входить в ладонь, то отставленный на 90^о большой палец покажет направление силы Ампера

 

Энергия магнитного поля.

Энергия магнитного поля

.

Объемная плотность энергии магнитного поля (энергия магнитного поля в единице объема)

, или , или ,

где В — магнитная индукция; Н — напряженность магнитного поля.

 

Минимальный список необходимых для успешной сдачи экзамена вопросов и ответов по физике для заочников (раздел “Электричество и магнетизм”).

1. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона.

2. Напряженность электрического поля. Линии напряженности.

3. Потенциал электрического поля. Потенциал электрического поля точечного заряда. Эквипотенциальные поверхности.

4. Связь между потенциалом и напряженностью электрического поля.

5. Электрический диполь. Момент силы и потенциальная энергия диполя во внешнем электрическом поле.

6. Теорема Гаусса в электростатике.

7. Вектор электрического смещения. Теорема Гаусса для электростатического поля в диэлектрике.

8. Электрическая емкость. Конденсаторы. Энергия заряженного конденсатора. Энергия электрического поля. Объемная плотность энергии электрического поля.

9. Сила и плотность тока. Электродвижущая сила. Напряжение. Однородный и неоднородный участки цепи.

10. Закон Ома для однородного участка цепи.

11. Закон Ома для неоднородного участка цепи. Закон Ома для замкнутой цепи.

12. Правила Кирхгофа.

13. Мощность тока. Закон Джоуля - Ленца.

14. Магнитное поле. Вектор магнитной индукции. Магнитный момент рамки с током.

15. Закон Био-Савара-Лапласа.

16. Сила Лоренца.

17. Сила Ампера.

18. Вращающий момент и потенциальная энергия контура с током в магнитном поле.

19. Работа, совершаемая при перемещении тока

20. Напряженность магнитного поля. Теорема о циркуляции вектора напряженности.

21. Диамагнетики. Парамагнетики. Ферромагнетики. Петля гистерезиса.

22. Явление электромагнитной индукции. ЭДС электромагнитной индукции. Правило Ленца.

23. Явление самоиндукции. Индуктивность. Явление взаимной индукции.

24. Энергия магнитного поля.

25. Электромагнитная волна. Вектор Пойнтинга.

26. Электрический колебательный контур. Свободные незатухающие электрические колебания в контуре. Вынужденные колебания в электрическом колебательном контуре. Резонанс.

27. Переменный ток. Активное и реактивное сопротивление. Метод векторных диаграмм для переменного тока.

28. Мощность переменного тока. Действующие значения силы тока и напряжения. Коэффициент мощности.

Электростатика