Взаимодействие токов. Магнитная индукция Эффект Холла Парамагнетики Элементы теории ферромагнетизма Явление самоиндукции Вынужденные электрические колебания. Масса и энергия связи ядра

Теория электромагнитного поля

Система материальных точек. Внутренние и внешние силы. Замкнутая система. Второй закон динамики для системы материальных точек. Центр масс. Закон движения центра масс. Твердое тело. Момент силы, момент импульса. Вращение абсолютно твердого тела вокруг неподвижной оси. Момент инерции. Теорема Штейнера. Основное уравнение движения абсолютно твердого тела.

Эффект Допплера.

При движении источника и(или) приемника звуковых волн относительно среды, в которой распространяется звук, воспринимаемая приемником частота ν, может оказаться отличной от частоты звука ν0, испускаемого источником. Это явление называется эффектом Допплера (Doppler Ch., 1803-1853).

Частота звука, воспринимаемая приемником, определяется по формуле:

где c – скорость звука в данной среде; и  - соответственно скорость движения приемника и источника звука относительно среды.

Из приведенной формулы видно, если расстояние между приемником и источником увеличивается, воспринимаемая частота звука ν оказывается меньше частоты источника ν0, а если сокращается, то больше.

Эффект Допплера имеет место не только в акустике, но и в оптике. Однако в отличие от акустического эффекта, эффект Допплера в оптике определяется только относительной скоростью источника и приемника, Связано это с тем, что свету (в отличие от звука) не требуется особой среды, которая служила бы носителем электромагнитных волн. Кроме того, в оптике эффект Допплера может быть как продольным, так и поперечным.

Соответствующие формулы имеют вид:

продольный эффект

;

поперечный эффект

,

где  – относительная скорость источника и приемника электромагнитного излучения (света); с – скорость света в вакууме.

При скоростях написанные формулы принимают соответственно вид:

  и .

Из приведенных формул видно, что продольный эффект Допплера является эффектом первого порядка малости по , а поперечный - второго, то есть поперечный эффект значительно слабее продольного.


Контрольные вопросы для самопроверки

Часть II. «Электричество и магнетизм»

Лекция 1. Предмет классической электродинамики. Электрическое поле. Напряженность электрического поля.

Как зависит сила взаимодействия двух точечных зарядов от величины зарядов и расстояния между ними? Как направлена эта сила?

Как, используя закон Кулона, рассчитать силу взаимодействия между двумя протяженными (не точечными) заряженными телами?

Что такое напряженность электрического поля? В каких единицах она измеряется?

Какая сила действует на точечный заряд q, помещенный в электрическое поле напряженностью ?

Как формулируется принцип суперпозиции электрических полей?

Лекция 2. Основные уравнения электростатики в вакууме.

Как формулируется теорема Гаусса для электрического поля в вакууме?

Какие практические применения имеет теорема Гаусса для расчета электрических полей протяженных заряженных тел? (Приведите пример расчета напряженности электрического поля внутри и вне равномерно заряженного по объему шара).

Что такое циркуляция электрического поля? Какая связь существует между циркуляцией и работой сил электростатического поля по перемещению заряда?

Что такое потенциал и разность потенциалов электрического поля? Какая связь существует между напряженностью и потенциалом электростатического поля? Что такое градиент потенциала и как он направлен?

Какими свойствами обладают эквипотенциальные линии и поверхности?

Лекция 3. Электростатическое поле в диэлектриках.

В чем сходство и различие между свободными и связанными зарядами? Что такое вектор поляризации среды? Какую размерность имеет вектор поляризации?

Какие основные виды поляризации диэлектриков Вам известны?

Что такое вектор электрического смещения (электрической индукции), как он определяется? Какой физический смысл имеет напряженность электрического поля в диэлектрике? Что такое диэлектрическая восприимчивость и диэлектрическая проницаемость вещества?

Как формулируется теорема Гаусса для электрического поля в диэлектриках?

Какие условия выполняются для электрического поля на границе раздела двух диэлектриков?

Лекция 4. Проводники в электростатическом поле. Конденсаторы. Энергия электрического поля.

Когда электрическое поле внутри проводника равно нулю? Чему при этом равен потенциал поля? Какие граничные условия выполняются на поверхности раздела проводника с вакуумом, проводника с диэлектриком при равновесии зарядов?

Какая связь существует между зарядом и потенциалом проводника? Что такое электроемкость уединенного проводника и емкость конденсатора? В каких единицах измеряется емкость конденсатора и от чего она зависит?

Как рассчитать взаимную емкость системы проводников произвольной формы? (Приведите примеры вычисления емкости сферического, цилиндрического и плоского конденсаторов).

Как найти общую емкость при последовательном и параллельном соединении нескольких конденсаторов?

От чего зависит энергия заряженного конденсатора, как она зависит от емкости конденсатора? От чего зависит энергия электрического поля?

Лекция 5. Постоянный электрический ток.

Что такое электрический ток? Чем отличается сила тока от плотности тока?

Что выражает собой закон Ома для однородного участка цепи? Как записывается закон Ома в дифференциальной форме? От чего зависит сопротивление проводников? Как зависит сопротивление металлов от температуры?

Что такое электродвижущая сила (ЭДС) источника тока, в каких единицах она измеряется? Как записывается закон Ома для неоднородного участка цепи и для замкнутой цепи? Чем отличается напряжение на зажимах источника тока от его ЭДС?

Как определяются работа и мощность постоянного тока, от чего они зависят? Что выражает собой закон Джоуля – Ленца и как он записывается в интегральной и дифференциальной формах? Чем определяется коэффициент полезного действия (КПД) источника тока? При каком условии при протекании постоянного тока во внешней цепи выделяется наибольшее количество теплоты?

Что такое разветвленные цепи? Какие методы расчета разветвленных цепей (правила Кирхгофа, метод контурных токов и другие) Вам известны?

Основы классической теории электропроводности металлов

Атом Резерфорда – Бора и гипотеза де Бройля Ядерная модель атома Резерфорда В 19 веке впервые были открыты явления, обнаруживающие сложность строения и свойств атомов, которые до этого рассматривались как мельчайшие частицы вещества. Так в 1833 году М. Фарадей установил, что ток в растворе электролита – это упорядоченное движение заряженных частиц (ионов), минимальный заряд которых примерно равный е = 1,60∙10-19 Кл был назван элементарным электрическим зарядом.

Теория атома водорода по Бору Постулаты, выдвинутые Бором, позволили рассчитать спектр атома водорода и водородоподобных систем - систем, состоящих из ядра с зарядом Ze и одного электрона (например, ионы Не+, Li2+), а также теоретически вычислить постоянную Ридберга.

Гипотеза де Бройля о волновых свойствах вещества. Де Бройль, развивая представления о двойственной корпускулярно-волновой при­роде света, выдвинул гипотезу об универсальности корпускулярно-волнового дуализма. Он предположил, что не только фотоны, но и электроны и любые другие частицы материи наряду с корпускулярными обладают также волновыми свойствами.

Работа постоянной и переменной силы. Мощность. Энергия. Кинетическая, потенциальная и полная механическая энергии. Закон сохранения импульса и его связь с однородностью пространства; закон сохранения момента импульса и его связь с изотропностью пространства; закон сохранения механической энергии и его связь с однородностью времени.
Индуктивность проводников