Министерство образования российской федерации ставропольский государственный университет «общая физика» (учебно-методическое пособие) (стр. 13 из 23)
Тема 8: Постоянный электрический ток (4 ч).Сила и плотность тока. Линии тока. Электрическое поле в проводнике с током и его источники. Уравнение непрерывности. Условие стационарности тока. Электрическое напряжение. Закон Ома для участка цепи. Электросопротивление. Удельная электропроводность вещества. Дифференциальная форма закона Ома. Работа и мощность тока. Закон Джоуля-Ленца и его дифференциальная форма. Сторонние силы. ЭДС. Закон Ома для замкнутой цепи. Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа. Закон сохранения энергии для цепей постоянного тока.
Вопросы для самопроверки:
1. Какую величину называют плотностью тока? Записать выражение уравнения непрерывности. Следствием какого закона оно является?
2. Записать закон Ома в дифференциальной форме (локальный закон Ома).
3. Какую величину называют удельной электропроводностью? В каких единицах она измеряется?
4. Как направлен вектор напряженности поля по отношению поверхности проводника, по которому течет ток? Почему?
5. Записать выражение закона Ома для неоднородного участка цепи.
6. Сформулируйте правила Кирхгофа. Следствием какого уравнения является первое правило Кирхгофа? Следствием какого закона является второе правило Кирхгофа?
7. Как выражается закон Джоуля-Ленца в локальной форме?
Домашнее задание:
[0.1.] № 3.153, 3.155, 3.156, 3.158, 3.162, 3.163, 3.167, 3.170, 3.173, 3.183, 3.189, 3.194, 3.200, 3.206.
Тема 9: Постоянное магнитное поле (4 ч).Электромагнетизм. Магнитостатика. Взаимодействие токов. Элемент тока. Вектор индукции магнитного поля. Закон Био-Савара-Лапласа. Действие магнитного поля на ток. Закон Ампера.
Теорема о циркуляции вектора индукции магнитного поля. Дифференциальная форма теоремы о циркуляции. Векторный потенциал и его связь с вектором индукции магнитного поля. Элементарный ток и его магнитный момент. Элементарный ток в магнитном поле. Понятие о магнитном диполь-дипольном взаимодействии.
Вопросы для самопроверки:
1. Запишите закон Био-Савара-Лапласа.
2. Рассчитайте магнитную индукцию в центре кругового витка с током используя закон Био-Савара-Лапласа.
3. Сформулируйте основные законы магнитного поля (Теорема Гаусса для поля
, теорема о циркуляции вектора 
).4. Пользуясь теоремой о циркуляции вектора В найдите индукцию снаружи и внутри бесконечно длинного проводника с током.
5. Записать выражение для силы Ампера, действующей на элемент проводника с током.
6. Чему равна сила, действующая на контур с током в магнитном поле?
7. Чему равен момент сил, действующий на контур с током в магнитном поле?
8. Плоский контур с током поворачивают в магнитном поле из положения, при котором нормаль к контуру антипараллельна вектору магнитной индукции, в положение, при котором эта нормаль параллельна В. Найти работу амперовых сил при этом перемещении, если площадь контура равна S, а ток в контуре поддерживается постоянным.
9. Дайте понятие векторного потенциала. Какова его связь с вектором магнитной индукции?
Домашнее задание:
[0.1.] № 3.222, 3.225, 3.228, 3.230, 3.232, 3.238, 3.240, 3.245, 3.256, 3.261,3.262, 3.271, 3.277.
Тема 10: Магнетики (4 ч). Понятие о молекулярных токах. Вектор намагниченности и его связь с молекулярными токами. Вектор напряженности магнитного поля. Магнитная проницаемость и магнитная восприимчивость вещества. Материальное уравнение для векторов магнитного поля. Понятие о тензоре магнитной проницаемости.
Граничные условия для векторов напряженности и индукции магнитного поля.
Классификация магнетиков: диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики. Классическое описание диамагнетизма. Ларморова прецессия. Объяснение парамагнетизма по Ланжевену. Гиромагнитное отношение. Опыты Эйнштейна-де-Гааза. Опыт Барнетта.
Ферромагнетизм. Доменная структура. Остаточная индукция и коэрцитивная сила. Температурная зависимость намагниченности. Точка Кюри.
Вопросы для самопроверки:
1. Какие основные механизмы намагничивания вещества Вы знаете?
2. Чем отличаются токи намагничивания от токов проводимости?
3. Какая величина называется намагниченностью?
4. Чему равна циркуляция вектора намагниченности?
5. Найти поверхностный ток намагничивания, приходящийся на единицу длины цилиндра из однородного магнетика, если его намагниченность J, причем вектор J направлен всюду вдоль оси цилиндра.
6. Чему равна циркуляция вектора напряженности магнитного поля?
7. Запишите уравнение, связывающее напряженность , магнитную индукцию поля и намагниченность. Выведите из него материальное уравнение для векторов магнитного поля.
8. Дайте классификацию магнетиков. За счет какого механизма намагничиваются диамагнетики?
9. На основе каких механизмов построена теория Ланжевена? Чему равна ланжевеновская магнитная восприимчивость?
10. В чем состоит кардинальное отличие ферромагнетиков от остальных магнетиков?
Домашнее задание:
[0.1.] № 3.280, 3.281, 3.282, 3.286, 3.288, 3.292, 3.294, 3.295.
Тема 11: Электромагнитная индукция (2 ч). Закон электромагнитной индукции Фарадея и его формулировка в дифференциальной форме. Правило Ленца. Индукционные методы измерения магнитных полей. Токи Фуко.
Вопросы для самопроверки:
1. Сформулируйте закон электромагнитной индукции в дифференциальной форме.
2. Что мы называем потокосцеплением?
3. Какие два способа получения индукционного тока Вы знаете?
4. Сформулировать правило Ленца.
5. В чем заключается явление возникновения э.д.с. самоиндукции? Какую величину называют индуктивностью?
6. Охарактеризуйте зависимость тока от времени при замыкании и размыкании цепи, содержащей индуктивность и активное сопротивление.
7. В чем сущность теоремы взаимности?
8. В некоторой плоскости лежат два круговых витка 1 и 2, центры которых совпадают. Радиусы витков
и 
, в витке 1 течет ток I. Найти, пользуясь теоремой взаимности, магнитный поток 
, охватываемый витком 2, если 
много меньше 
.9. В чем сущность явления взаимной индукции?
Домашнее задание:
[0.1.] № 3.301, 3.302, 3.304, 3.308, 3.316, 3.318, 3.322, 3.330, 3.334, 3.346.
Тема 12: Энергия магнитного поля. Пондеромоторные силы в магнитнном поле. Движение заряженных частиц в магнитном поле (4 ч). Магнитная энергия контура с током. Энергия магнитного поля. Ее объемная плотность. Энергия магнитного поля в веществе. Движение заряженных частиц в однородном магнитном поле. Отклонение движущихся заряженных частиц электрическим и магнитным полем.
Вопросы для самопроверки:
1. Запишите выражение для энергии контура с током.
2. Запишите общее выражение для энергии магнитного поля.
3. Каким образом определяется связь энергии и силы в магнитном поле?
4. Запишите общее выражение для пондеромоторных сил, испытываемых магнетиками в магнитном поле.
5. Что такое магнитное давление и каким образом оно рассчитывается?
6. Запишите выражение силы Лоренца.
7. Каковы траектории движущейся заряженной частицы в магнитном поле, когда вектор ее скорости перпендикулярен вектору магнитной индукции и образует с ним острый угол?
Домашнее задание:
[0.1.] № 3.347, 3.351, 3.264, 3.270, 3.353, 3.355, 3.358. 3.296, 3.297, 3.390, 3.395,3.397.
Тема 13: Электромагнитные колебания (2 ч). Квазистационарные поля. Собственные колебания в контуре. Уравнение гармонических колебаний. Энергия запасенная в контуре. Затухающие колебания в контуре и их уравнение. Логарифмический декремент затухания. Добротность контура. Вынужденные колебания в контуре. Резонанс. Процесс установления вынужденных колебаний.
Вопросы для самопроверки:
1. Какие токи называются квазистационарными?
2. Какая цепь называется колебательным контуром?
3. Запишите уравнение колебательного контура.
4. Чему равен период свободных незатухающих колебаний? Свободных затухающих колебаний?
5. Дайте определение коэффициента затухания и времени релаксации.
6. Дайте определение декремента затухания и добротности колебательного контура.
7. Запишите условия резонанса в колебательном контуре.
Домашнее задание:
[0.1.] № 4.08, 4.111, 4.119, 4.122, 4.124, 4.135, 4.144.
Тема 14: Переменный синусоидальный ток (2 ч). Квазистационарные токи. Методы комплексных амплитуд и векторных диаграмм. Активное, емкостное и индуктивное сопротивление. Закон Ома для цепей переменного тока.
Резонанс напряжений. Резонанс токов. Генераторы и электродвигатели. Трехфазный ток. Получение вращающегося магнитного поля. Трансформатор. Принцип действия, применение. Высокочастотные токи. Скин-эффект.
Вопросы для самопроверки:
1. Охарактеризуйте сущность методов комплексных амплитуд и векторных диаграмм.
2. Чему равно полное сопротивление (импеданс) в цепи переменного тока?
3. Каковы условия возникновения резонанса напряжений? Токов?
4. Какие токи называются вихревыми? В чем сущность скин-эффекта?
5. Охарактеризуйте методы получения и передачи электроэнергии.
Домашнее задание:
[0.1.] № 4.142, 4.144, 4.155, 4.157, 4.159, 4.163
Вопросы, выносимые на 1 коллоквиум:
1. Электрический заряд. Опыт Милликена. Закон сохранения заряда.
2. Закон Кулона. Его полевая трактовка.
3. Вектор напряженности электрического поля. Принцип суперпозиции.
4. Теорема Гаусса, ее представление в дифференциальной форме. Теорема Ирншоу.
5. Работа сил электростатического поля. Потенциал.
6. Связь потенциала с вектором электростатического поля.