Первая часть: систематизировать знания в виде таблицы

Теоритические сведения

Основные понятия электродинамики Основные понятия, которыми оперирует электродинамика, включают в себя: · Электромагнитное поле — это основной предмет изучения электродинамики, вид материи, проявляющийся при взаимодействии с заряженными телами. Исторически разделяется на два поля: · Электрическое поле — создаётся любым заряженным телом или переменным магнитным полем, оказывает воздействие на любое заряженное тело. · Магнитное поле — создаётся движущимися заряженными телами, заряженными частицами, имеющими спин, и переменными электрическими полями, оказывает воздействие на движущиеся заряды и заряженные тела, имеющие спин. (Понятие спина в обменном взаимодействии тождественных частиц учитывается в квантовой механике и представляет собой чисто квантовый эффект, исчезающий при предельном переходе к классической механике.) · Электрический заряд — это свойство тел, позволяющее им взаимодействовать с электромагнитными полями: создавать эти поля, будучи их источниками, и подвергаться (силовому) действию этих полей. · Электромагнитный потенциал — 4-векторная физическая величина, полностью определяющая распределение электромагнитного поля в пространстве. В трехмерной формулировке электродинамики из него выделяют: · Скалярный потенциал — временна́я компонента 4-вектора · Векторный потенциал — трёхмерный вектор, образованный оставшимися компонентами 4-вектора. · Вектор Пойнтинга — векторная физическая величина, имеющая смысл плотности потока энергии электромагнитного поля.   Основные уравнения электродинамики Основными уравнениями, описывающими поведение электромагнитного поля и его взаимодействие с заряженными телами являются: · Уравнения Максвелла, определяющие поведение свободного электромагнитного поля в вакууме и среде, а также генерацию поля источниками. Среди этих уравнений можно выделить: · Теорема Гаусса (закон Гаусса) для электрического поля, определяющая генерацию электростатического поля зарядами. · Закон замкнутости силовых линий магнитного поля (соленоидальности магнитного поля); он же — закон Гаусса для магнитного поля. · Закон индукции Фарадея, определяющий генерацию электрического поля переменным магнитным полем. · Закон Ампера — Максвелла — теорема о циркуляции магнитного поля с добавлением токов смещения, введённых Максвеллом, определяет генерацию магнитного поля движущимися зарядами и переменным электрическим полем. · Выражение для силы Лоренца, определяющее силу, действующую на заряд, находящийся в электромагнитном поле. · Закон Джоуля — Ленца, определяющий величину тепловых потерь в проводящей среде с конечной проводимостью, при наличии в ней электрического поля. Частными уравнениями, имеющими особое значение являются: · Закон Кулона — в электростатике — закон, определяющий электрическое поле (напряженность и/или потенциал) точечного заряда; также законом Кулона называется и сходная формула, определяющая электростатическое взаимодействие (силу или потенциальную энергию) двух точечных зарядов. · Закон Био — Савара — в магнитостатике — основной закон, описывающий порождение магнитного поля током (аналогичен по своей роли в магнитостатике закону Кулона в электростатике). · Закон Ампера, определяющий силу, действующую на элементарный ток, помещённый в магнитное поле. · Теорема Пойнтинга, выражающая собой закон сохранения энергии в электродинамике. · Закон сохранения заряда. Основным содержанием классической электродинамики является описание свойств электромагнитного поля и его взаимодействия с заряженными телами (заряженные тела «порождают» электромагнитное поле, являются его «источниками», а электромагнитное поле в свою очередь действует на заряженные тела, создавая электромагнитные силы). Это описание, кроме определения основных объектов и величин, таких как электрический заряд, электрическое поле, магнитное поле, электромагнитный потенциал, сводится к уравнениям Максвелла в той или иной форме и формуле силы Лоренца, а также затрагивает некоторые смежные вопросы (относящиеся к математической физике, приложениям, вспомогательным величинам и вспомогательным формулам, важным для приложений, как например вектор плотности тока или эмпирический закона Ома). Также это описание включает вопросы сохранения и переноса энергии, импульса, момента импульса электромагнитным полем, включая формулы для плотности энергии, вектора Пойнтинга и т. п. Иногда под электродинамическими эффектами (в противоположность электростатике) понимают те существенные отличия общего случая поведения электромагнитного поля (например, динамическую взаимосвязь между меняющимися электрическим и магнитным полем) от статического случая, которые делают частный статический случай гораздо более простым для описания, понимания и расчётов. Разделы входящие в электродинамику: · Электростатика описывает свойства статического (не меняющегося со временем или меняющегося достаточно медленно, чтобы «электродинамическими» эффектами можно было пренебречь, то есть, когда в уравнениях Максвелла можно отбросить, из-за их малости, члены с производными по времени) электрического поля и его взаимодействия с электрически заряженными телами (электрическими зарядами), которые также неподвижны или движутся с достаточно малыми скоростями (или, быть может, если есть и быстро движущиеся заряды, но они достаточно малы по величине), чтобы создаваемые ими поля можно было приближенно рассматривать как статические. Обычно при этом подразумевается и отсутствие (или пренебрежимая малость) магнитных полей. · Магнитостатика исследует постоянные токи (и постоянные магниты) и постоянные магнитные поля (поля не меняются во времени или меняются настолько медленно, что быстротой этих изменений в расчёте можно пренебречь), а также их взаимодействие. · Электродинамика сплошных сред рассматривает поведение электромагнитных полей в сплошных средах. · Релятивистская электродинамика рассматривает электромагнитные поля в движущихся средах.

Вопросы для самоподготовки.

1. Электризация. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона.

2. Электрическое поле. Напряженность. Изображение электрических полей.

3. Работа сил электрического поля. Разность потенциалов.

4. Проводники и диэлектрики в электрическом поле.

5. Электроемкость. Конденсатор. Соединение конденсаторов.

6. Электрический ток. Сила тока. Напряжение. Сопротивление.

7.Закон Ома для участка цепи. Закон Джоуля – Ленца. Мощность тока.

8. Последовательное и параллельное соединение проводников.

9. Источники тока. ЭДС, способы ее измерения. Закон Ома для замкнутой цепи.

10. Электронная проводимость металлов. Зависимость сопротивления металлов от геометрических параметров и от температуры. Сверхпроводимость. Применение.

11.Полупроводники. Собственная проводимость полупроводников. Примесная проводимость полупроводников.

12. Применение полупроводников. Полупроводниковый диод.

13. Электрический ток в жидкостях. Закон электролиза.

14. Электрический ток в вакууме.

15. Электрический ток в газах.

16. Магнитное поле, его материальность. Действие магнитного поля на проводник с током и движущуюся заряженную частицу.

17. Явление электромагнитной индукции. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца.

18. Самоиндукция. Индуктивность.

Первая часть: систематизировать знания в виде таблицы

Таблица №1

Таблица №2