ОБСУЖДЕНИЕ ТЕМ ПО ФИЗИКЕ ОСЕНЬ 2013 – 2 КУРС ФТИ

ОБСУЖДЕНИЕ ТЕМ ПО ФИЗИКЕ ОСЕНЬ 2013 – 2 КУРС ФТИ
ЛАРИОНОВ В.В.
1. Электрическое поле неподвижных зарядов. Закон Кулона. Принцип суперпозиции.
Вектор напряженности электрического поля. Напряженность электрического поля
точечного заряда. Силовые линии электрического поля.
2. Закон Био-Савара-Лапласа, привести формулу, пояснить рисунком, сравнить с законом
Кулона.
3. Уравнения Максвелла. Записать уравнение (в интегральной и дифференциальной
форме), которое связывает поток вектора Е через замкнутую поверхность, внутри
которой есть заряды. Ответ сопроводить подробным рисунком и анализом.
4. Уравнения Максвелла. Записать уравнение, которое связывает поток вектора В через
замкнутую поверхность. Ответ сопроводить подробным рисунком и анализом.
5. Уравнения Максвелла. Записать уравнение, которое связывает циркуляцию вектора Е
(закон Фарадея) по замкнутому контуру, с потоком вектора В через поверхность,
опирающуюся на данный контур. Ответ сопроводить подробным рисунком и анализом.
6. Уравнения Максвелла. Записать уравнение, которое связывает циркуляцию вектора В
по замкнутому контуру с изменяющимся во времени электрическим полем Е, силовые
линии которого пересекают поверхность, опирающуюся на данный контур. Ответ
сопроводить подробным рисунком и анализом.
7. Свойства электрических зарядов. Понятие дробного заряда. Привести графики
распределения плотности заряда в протоне и нейтроне. Рассказать про кварки.
8. Закон сохранения заряда в интегральной и дифференциальной форме (для трехмерного
и четырехмерного пространства).
9. На основе закона сохранения заряда и закона Ома (этот закон уметь выводить) в
дифференциальной форме получить закон изменения плотности заряда
   0 exp  ( /  0 )t в объеме V, содержащем заряды, вытекающие через поверхность
S, ограничивающую данный объем.
10. Применение принципа суперпозиции для расчета электрического поля заряженной
нити.
11. Применение закона Гаусса (теоремы Остроградского-Гаусса) для расчета
электрического поля нити, сферы, шара, плоскости и двух плоскостей, заряженных
разнообразным способом.
12. Работа по перемещению заряда в электрическом поле. Потенциальная энергия двух и
более зарядов. Понятие потенциала, потенциал точечного заряда и непрерывно
распределенного заряда.
13. Понятие циркуляции вектора Е, ротор напряженности электростатического поля.
14. Связь вектора Е и потенциала φ электростатического поля.
15. Уравнение Пуассона и Лапласа для Е- поля.
16. Диполь электрический, его характеристики. Поведение диполя в электрическом поле.
Момент сил, действующих на диполь. Потенциальная энергия диполя, помещенного в
электрическое поле. Привести график и сделать его анализ.
17. Энергетическая зона. Предварительные понятия. Деление веществ на металлы,
диэлектрики и полупроводники на основе понятия энергетической зоны.
1
18. Распределение электрических зарядов в проводнике. Расчет электрического поля
заряженного проводника вблизи его поверхности (обязательно использовать теорему
Остроградского-Гаусса и теорему о циркуляции вектора Е).
19. Привести схему генератора Ван де Граафа и принцип его работы.
20. Потенциал уединенного проводника. Дать понятие электроемкости. Конденсаторы.
21. Расчет емкости конденсаторов различной конструкции.
22. Получить формулу энергии и плотности энергии электрического поля.
23. Свободные, индукционные и связанные (поляризационные) заряды. Полярные и
неполярные молекулы
24. Пояснить понятие поляризации диэлектриков. Вектор поляризации, смысл, формула,
его величина в зависимости от напряженности внешнего поля. Вычисление
поверхностной плотности связанных зарядов.
25. Объемная плотность связанных зарядов (как они образуются и формула для расчетов).
26. Вектор электрического смещения D.
27. Электреты, сегнетоэлектрики (вести понятие гистерезиса). Пьезоэлектрики. Все это
рассмотреть самостоятельно и законспектировать.
28. Законы постоянного тока в интегральной и дифференциальной форме.
29. ЭДС. Законы Кирхгофа как закон сохранения заряда и обобщенный закон Ома для
электрической цепи.
30. Классическая теория проводимости металлов (вывод законов Ома и Дж-Ленца) и ее
затруднения.
31. Расчет теплоемкости твердых тел на основе квантовых представлений и понятия
уровня Ферми.
32. Ток в газах (ионизация, рекомбинация, основные формулы). Самостоятельный и
несамостоятельный разряд.
33. Виды разрядов (тлеющий, искровой, коронный, дуговой)
34. Плазма. Ионная, электронная и колебательная температура. Дебаевский радиус
экранирования и плазменная частота колебаний (вывести соответствующие формулы).
35. Ток в вакууме. Носители тока в вакууме. Вакуумный диод. Формула РичардсонаДэшмана, закон «трех-вторых»
36. Контактная разность потенциалов. Объяснить с помощью уровней энергии Ферми.
37. Явление Зеебека (самостоятельно).
38. Явление Пельтье (самостоятельно).
39. Относительность электрических и магнитных полей (подробно)
40. Три способа задания вектора В.
41. Магнитный момент. Механический вращающий момент. Сила Ампера, сила Лоренца.
42. Магнитное поле прямого проводника, кольца с током (на основе применения закона
Био-Савара-Лапласа).
43. Теорема о циркуляции (закон полного тока) вектора В в интегральной и
дифференциальной форме.
44. Применение теоремы о циркуляции для расчета магнитного поля соленоида, толстого
проводника с током.
45. Поток вектора магнитной индукции, теорема Гаусса для вектора В, дивергенция
вектора В.
46. Эффект Холла. Понятие квантового эффекта Холла (пояснить графиком).
2
47. Циклотрон (уметь рассчитать энергию протона). Фазотрон, синхрофазотрон (знать
определения).
48. Опыты Фарадея. Доказать универсальность закона Фарадея (качественно),
аналитическая формулировка закона.
49. Исходя из закона сохранения энергии и используя работу силы Ампера вывести
формулу ЭДС индукции.
50. Записать, объяснить с помощью рисунков основные формулы электромагнитного поля
(на основе Фарадея).
51. ЭДС самоиндукции, дать понятие индуктивности. Энергия и плотность энергии
магнитного поля (эксперимент и вывод формул).
52. Индукционный ускоритель электронов (бетатрон), принцип действия.
53. Магнитное поле в веществе (привести схему векторов, поясняющих намагничивание.
Объяснить деление веществ на магнетики.
54. Вектор намагничивания J. Вектор напряженности магнитного поля (с выводом).
Магнитная проницаемость веществ.
55. Магнитный момент и момент импульса электронов в атомах. Магнетон Бора. В чем
состоит отличие поверхности Ферми от уровня Ферми.
56. Ферромагнетизм. Гистерезис (объяснить кривую гистерезиса и ее деформацию для
различных условий. Точка Кюри.
57. Ток смещения (дать полное объяснение с выводом).
58. Уравнения Максвелла (записать аналитический вид, пояснить и обобщить с помощью
рисунков).
59. Колебания. Виды и признаки колебаний. Свойства периодической функции (среднее и
эффективное значение, пояснить применение рядов Фурье для описания
колебательных процессов разного вида).
60. Гармонические
колебания.
Гармонический
осциллятор
(механический
и
электрический, привести схемы, записать уравнения движения и их решения).
61. Энергия гармонического осциллятора (Потенциальная и кинетическая, привести
графики).
62. Записать уравнение движения математического и физического маятников. Объяснить
зависимость периода от амплитуды колебаний, когда это наступает).
63. RLC-контур (привести формулы для расчета напряжения на конденсаторе и
индуктивности при R=0).
64. Сложение гармонических колебаний рассмотреть на занятиях по физике А. Знать
биения и сложение взаимно перпендикулярных колебаний.
65. Затухающие колебания (привести примеры в виде схем для получения свободных
затухающих колебаний для механического и электрического осцилляторов).
66. Логарифмический декремент затухания, добротность.
67. Исходя из работы сил трения получить формулу для добротности контура.
68. Пояснить критический и апериодический режимы колебаний. Дать понятие волнового
и критического сопротивления.
69. Вынужденные колебания (привести примеры возникновения вынужденных
механических и электрических колебаний, уметь записывать уравнения движения и
анализировать их решения).
70. Амплитуда и фаза вынужденных колебаний. Резонанс (с выводом)
3
71. Ток, напряжение на индуктивности, сопротивлении и конденсаторе. Мощность
переменного тока.
72. Параметрические колебания (знать, как возникают, записать уравнение Матье-Холла)
73. Релаксационные колебания (знать, как возникают, пояснить фазовые портреты на
основе анализа уравнения Ван дер Поля).
74. Волновые процессы. Понятие волны. Фронт волны, волновая поверхность, длина
волны; функция, описывающая смещение частиц среды).
75. Уравнение плоской и сферической волны. Фазовая скорость волны.
76. Принцип суперпозиции, групповая скорость (с выводом), понятие цуга (пакета) волн.
Понятие дисперсии среды.
77. Волновое уравнение.
78. Упругие и стоячие волны. Эффект Доплера (качественно).
79. Экспериментальные доказательства существования электромагнитных волн. Опыты
Герца.
80.
4