Физика. Электричество и магнетизм. Волновая оптика
Теоретические вопросы экзаменационных билетов и проверяемые знания и умения
1. Электрическое поле
Электрический заряд
Фундаментальные свойства заряда
Закон Кулона
Напряженность электрического поля неподвижного точечного заряда.
Принцип суперпозиции
Пример. Вектор напряженности на оси однородно заряженного кольца.
Силовые линии поля E
Знать:
1)Фундаментальные свойства заряда (перечислить)
2)Закон Кулона (формула, рис)
3)Вектор напряженности электрического поля (определение)
4)Напряженность электрического поля неподвижного точечного заряда (формула, вывод, рис).
5)Принцип суперпозиции (формулировка)
6)Линии поля E (определение, рис)
Уметь:
вычислять вектор напряженности поля двух неподвижных точечных зарядов (пример)
вычислять напряженность поля на оси однородно заряженного кольца
2.Теорема Гаусса для вектора напряженности
Поток вектора через поверхность.
Формулировка и доказательство теоремы.
Теорема Гаусса в дифференциальной форме (формулировка и доказательство). Использование теоремы Гаусса для расчета полей (поле сферы, шара, нити, цилиндра,
плоскости, слоя).
Знать:
1)Вектор напряженности электрического поля (определение, формула)
2)Поток вектора через поверхность (определение, формула)
3)Теорему Гаусса (формулировка)
4)Теорему Гаусса в интегральной форме (формула)
5)Теорему Гаусса в дифференциальной форме (формула)
6)Формулы и графики для напряженности электрического поля, созданного: а) однородно заряженной сферой б) однородно заряженным шаром
в) однородно заряженной бесконечной нитью г) однородно заряженной бесконечной плоскостью
Уметь:
1)Доказывать теорему Гаусса
2)С помощью теоремы Гаусса выводить формулы для напряженности поля:
однородно заряженной сферы
однородно заряженного шара
однородно заряженной бесконечной нити
1
однородно заряженной бесконечной плоскостью
3.Потенциальность электростатического поля.
Работа при перемещении точечного заряда в однородном электрическом поле.
Работа при перемещении точечного заряда в поле другого неподвижного точечного заряда.
Циркуляция электростатического поля E по произвольному замкнутому контуру.
Разность потенциалов. Потенциал. Потенциал поля точечного заряда. Принцип суперпозиции.
Связь потенциала с напряженностью электростатического поля.
Пример: расчет потенциала и напряженности поля на оси однородно заряженного кольца.
Знать:
1)Разность потенциалов (определение, формула)
2)Потенциал (определение, формула)
3)Потенциал поля точечного заряда (формула)
4)Принцип суперпозиции (формулировка, пример)
5)Теорема о циркуляции вектора напряженности в электростатике (формулировка, формула)
6)Связь потенциала с напряженностью (формула, пример)
Уметь:
1) Выводить формулы для:
работы при перемещении точечного заряда в однородном электрическом полеработы при перемещении точечного заряда в поле другого неподвижного точечного
зарядапотенциала точечного заряда
вектора напряженности при известной зависимости потенциала от координат
2) Вычислять:
разность потенциалов в однородном электростатическом поле.
потенциал в произвольной точке поля, созданного системой точечных зарядов.
вектор напряженности при известной зависимости потенциала от координат.
4.Проводники в электрическом поле
Явление электростатической индукции.
Напряженность электростатического поля внутри проводника.
Потенциал внутри проводника.
Напряженность и потенциал в полости внутри проводника.
Заряд внутри и на поверхности проводника
Напряженность электростатического поля вблизи поверхности проводника.
Знать:
1)Явление электростатической индукции (пример, пояснения).
2)Доказательства следующих утверждений в электростатике:
а) Напряженность электростатического поля внутри проводника равна нулю б) Потенциалы всех точек проводника одинаковые.
в) Внутри полости в проводнике напряженность поля равна нулю. г) Заряд располагается только на поверхности проводника.
Уметь выводить с помощью теоремы Гаусса формулу для напряженности электростатического поля вблизи поверхности проводника.
2
5.Общая задача электростатики.
Теорема Гаусса в дифференциальной форме.
Формулировка общей задачи электростатики.
Уравнение Пуассона.
Уравнение Лапласа.
Теорема единственности.
Знать:
1)Теорему Гаусса в дифференциальной форме (формула)
2)Формулировку общей задачи электростатики
3)Уравнение Лапласа (формула)
4)Уравнение Пуассона (формула)
5)Теорему единственности
Уметь выводить:
Теорему Гаусса в дифференциальной форме
Уравнение Лапласа
Уравнение Пуассона
6.Электрический диполь
Электрический диполь. Точечный диполь. Дипольный момент.
Потенциал поля диполя.
Напряженность электрического поля диполя.
Силы, действующие на диполь в электрическом поле.
Знать:
1)Электрический диполь (определение), точечный диполь (определение)
2)Дипольный момент (определение, формула, рис)
3)Потенциал поля точечного диполя (формула, рис)
4)Напряженность поля точечного диполя (формула, рис, картина силовых линий)
5)Силы и момент сил, действующие на диполь в однородном электростатическом поле (формулы).
6)Сила, действующая на диполь в неоднородном электростатическом поле (пример, рис, формула)
Уметь выводить формулы для:
потенциала поля точечного диполя
напряженности поля точечного диполя
момента сил, действующих на диполь в однородном поле
дипольного момента системы точечных зарядов
7.Электрическое поле в диэлектриках.
Поляризация диэлектриков
Связанные и сторонние заряды
Вектор поляризации
Теорема Гаусса для вектора поляризации.
Вектор электрического смещения (вектор D). Теорема Гаусса для вектора D.
Дифференциальные соотношения
Пример. Поле однородно заряженного диэлектрического шара.
Знать:
1) Поляризация (описание процесса, рис.)
3
2)Связанные и сторонние заряды (определения)
3)Вектор поляризации (определение)
4)Теорема Гаусса для вектора поляризации (формула)
5)Вектор электрического смещения (вектор D) (формула)
6)Теорема Гаусса для вектора D (формулировка, формула)
7)Теорема Гаусса для вектора D в дифференциальном виде (формула)
Уметь:
доказывать теорему Гаусса для вектора D
выводить формулу для напряженности поля однородно заряженного диэлектрического шара, строить график зависимости E(r).
8.Емкость проводников и конденсаторов.
Емкость уединенного проводника. Емкость уединенного проводящего шара.
Конденсатор. Емкость конденсатора.
Емкость плоского конденсатора.
Емкость сферического конденсатора.
Знать:
1)Емкость уединенного проводника (определение, формула, пример).
2)Конденсатор (определение)
3)Емкость конденсатора (определение).
4)Емкость плоского конденсатора (формула).
5)Емкость сферического конденсатора (формула).
Уметь выводить формулы для емкости: а) уединенного шара б) плоского конденсатора
в) сферического конденсатора
9.Энергия электрического поля
Электрическая энергия заряженного конденсатора.
Электрическая энергия заряженного проводника и системы заряженных проводников.
Энергия взаимодействия точечных зарядов.
Плотность энергии электрического поля. Локализация энергии в пространстве.
Знать:
1)Электрическая энергия заряженного конденсатора (формула).
2)Электрическая энергия заряженного проводника и системы заряженных проводников (формула).
3)Энергия взаимодействия точечных зарядов (формула).
4)Плотность энергии электрического поля (определение, формула).
Уметь выводить формулы для:
энергии заряженного конденсатора
энергии уединенного заряженного проводника
энергии взаимодействия точечных зарядов.
10.Постоянный электрический ток.
Плотность тока. Сила тока.
Уравнение непрерывности.
Закон Ома в локальной форме.
4
Закон Джоуля-Ленца.
Электродвижущая сила. Закона Ома для участка цепи, содержащего ЭДС.
Закон Ома для замкнутой цепи.
Правила Кирхгофа.
Знать:
1)Плотность тока (определение, формула). Сила тока (определение, формула).
2)Уравнение непрерывности (формула).
3)Закон Ома в локальной форме (формула).
4)Закон Джоуля-Ленца (формула).
5)Электродвижущая сила (определение, формула).
6)Закон Ома для участка цепи, содержащего ЭДС (формула).
7)Закон Ома для замкнутой цепи (формула).
8)Правила Кирхгофа (формулировка, формула).
Уметь выводить:
закон Ома для участка цепи, содержащего ЭДС
закон Ома для замкнутой цепи
правила Кирхгофа
11.Магнитное поле в вакууме.
Экспериментальные факты, лежащие в основе магнитных явлений.
Сила Лоренца.
Магнитное поле равномерно движущегося с нерелятивистской скоростью заряда.
Вывод формулы для силы Ампера.
Закона Био-Савара.
Сравнение сил магнитного и электрического взаимодействий движущихся зарядов.
Магнитное поле прямого проводника с током (вывод формулы на основе закона БиоСавара и принципа суперпозиции).
Знать:
1)Сила Лоренца (формула, рис.).
2)Сила Ампера (формула, рис.).
3)Индукция магнитного поля равномерно движущегося с нерелятивистской скоростью заряда (формула, рис.).
4)Закон Био-Савара (формула, рис.).
5)Линии поля B (определение, рис)
6)Магнитное поле прямого длинного проводника с током (формула, картина магнитных линий)
Уметь выводить формулы для:
силы Ампера,
индукции магнитного поля на оси кругового витка с током,
индукции магнитного поля прямого длинного проводника с током.
12.Основные законы магнитного поля.
Линии поля B.
Теорема Гаусса для вектора B.
Теорема о циркуляции вектора магнитной индукции.
Магнитное поле прямого бесконечно длинного провода с током.
Магнитное поле тороидальной катушки.
Магнитное поле длинного соленоида.
5