Физический факультет ТГУ :: 507 группа :: Электричество и магнетизм (2 ВАРИАНТ)

Электрический заряд и его свойства. Закон Кулона. Экспериментальная проверка. Пределы применимости.
Электрическое поле. Напряженность. Принцип суперпозиции. Поле диполя. Диполь в электрическом поле. Электрическое поле создаваемое нейтральной системой электрических зарядов. Теорема Гаусса. Дифференциальная форма. Теоремы Гаусса.
Работа перемещения заряда в электрическом поле. Потенциал электрического поля. Разность потенциалов. Связь потенциала с напряженностью поля. Ротор вектора напряженности. Формула Стокса. Дифференциальная формулировка потенциальности поля.
Потенциалы полей точечного заряда, системы точечных зарядов, непрерывное распределение зарядов поверхностных зарядов.
Общая задача математической электростатики. Уравнение Пуассона. Уравнение Лапласа. Электрическое поле в веществе. Классификация материалов по проводимости.
Проводники в электрическом поле. Электрическая индукция. Электрическое поле вблизи поверхности проводника. Механизм образования поля вблизи поверхности проводника. Зависимость поверхностной плотности зарядов от кривизны поверхности.
Система проводников. Электроемкость. Емкостные коэффициенты. Теорема взаимности. Конденсаторы. Соединение конденсаторов.
Диэлектрики. Механизмы поляризации диэлектриков. Неполярные диэлектрики. Тензор поляризуемости. Полярные диэлектрики. Ориентационная поляризуемость. Ионные кристаллы. Смешанная поляризация.
Вектор поляризации. Связь вектора поляризации с напряженностью электрического поля. Связь поляризуемости с объемной и поверхностной плотностью электрических зарядов.
Теорема Гаусса для диэлектриков. Граничные условия. Преломление линий напряженности на границе двух диэлектриков. Знаки связанных зарядов. Связь между диэлектрической проницаемостью и атомной поляризуемостью.
Энергия электростатического поля. Энергия плоского конденсатора, системы заряженных тел. Энергия взаимодействия при непрерывном распределении зарядов. Собственная энергия. Энергия диэлектрика во внешнем поле.
Сегнетоэлектрики. Пьезоэлектрики. Их свойства и применения.
Электрический ток. Плотность и сила тока. Уравнение непрерывности. Закон Ома в интегральной и дифференциальной формах. Сторонние силы. Закон Ома для полной цепи. Работа и мощность тока. Закон Джоуля-Ленца. Правила Кирхгофа.
Классическая электронная теория проводимости. Модель свободных электронов. Вывод законов Ома, Джоуля-Ленца и Видемана-Франца. Затруднения классической электронной теории.
Причины затруднений классической электронной теории. Квантовая модель свободных электронов. Решение уравнения Шредингера для свободных электронов. Принцип Паули. Распределение электронов по энергетическим уровням. Энергия Ферми. Поверхность к электронному газу в металлах.
Электрон в периодическом поле кристаллической решетки. Зависимость энергии от волнового вектора для электрона в кристалле. Зонный спектр проводников, полупроводников и изоляторов. Электропроводимость по данной теории.
Сверхпроводимость. Элементы квантовой теории сверхпроводимости.
Формулы преобразования электрического поля. Сила взаимодействия между двумя точечными электрическими зарядами. Сила Лоренца. Физический смысл вектора В. Релятивистская природа магнитного поля.
Магнитное поле точечного заряда. Закон Био-Савара. Сила Ампера. Закон Ампера. Магнитное поле проводника с током. Система единиц Гаусса.
Формулы преобразования электромагнитного поля. Поле точечного заряда, движущегося равномерно. Основные уравнения для стационарного магнитного поля. Векторный потенциал. Уравнение для векторного потенциала.
Поле элементарного тока. Сила и момент силы, действующих на магнитный момент. Работа при перемещении контура с током в магнитном поле.
Вектор намагничивания. Векторный потенциал при наличии магнитного поля. Объемная плотность молекулярных токов. Напряженность магнитного поля. Граничные условия для В и Н.
Магнитные свойства атомов. Опыты Штерна и Герлаха. Спин. Магнитные моменты. многоэлектронных атомов. Диамагнетизм электронной оболочки. Парамагнетики.
Парамагнетизм свободных электронов. Ферромагнетики и их свойства. Теория ферромагнетизма.
Закон Фарадея. Правило Ленца. Объяснение явления по электронной теории.
Индуктивность. Самоиндукция и взаимная индукция. Энергия магнитного поля изолированного контура с током, нескольких контуров с током.
Квазистационарные переменные токи. Цепь с емкостью, индуктивностью, сопротивлением и источником ЭДС. Векторные диаграммы. Правила Кирхгофа.
Работа и мощность переменного тока. Средняя мощность. Эффективные значения тока и напряжения. Резонансы в цепи переменного тока.
Основные законы электромагнетизма. Ток смещения. Уравнения Максвелла в интегральном и дифференциальном виде. Материальные уравнения. Свойства уравнений Максвелла.
Электромагнитные волны. Уравнения электромагнитной волны. Свойства э-м волн. Способы получения э-м волн.
Контактная разность потенциалов. Внешняя и внутренняя контактная разность потенциалов. Квантовая природа контактной разности потенциалов. Явления Пельтье, Томсона. Термо-ЭДС.
Термоэлектронная эмиссия. Работа выхода. Формула Ричардсона-Дешмена. Закон трех вторых.
Фотоэмиссия, вторичная эмиссия, автоэлектронная эмиссия и их природа.
Основные элементарные процессы в газах. Несамостоятельный и самостоятельный газовый разряд. Типы газовых разрядов.

III Семестр