[Все экзаменационные вопросы с ответами на одной странице]

Перечень экзаменационных вопросов.
Физика. 2-ой курс. 3 семестр.

1. Закон Кулона. Электростатическое поле и его напряженность. Силовые линии. Принцип суперпозиции электростатических полей. Пример применения принципа суперпозиции при расчете напряженности: а) поля на оси тонкого равномерно заряженного кольца; б) поля равномерно заряженной прямой нити конечной длины; в) поля на оси тонкого равномерно заряженного диска.
2. Поток вектора напряженности электростатического поля. Формулировка и доказательство теоремы Остроградского-Гаусса для напряженности электростатического поля в вакууме в интегральной форме. Применение теоремы Остроградского-Гаусса для расчета напряженности поля: а) равномерно заряженной бесконечной плоскости; б) двух параллельных бесконечных плоскостей, заряженных равномерно разноименными зарядами с поверхностными плоскостями σ и -σ; в) равномерно заряженного по объему шара; г) равномерно заряженного по объему бесконечного цилиндра.
3. Вывод и формулировка теоремы Остроградского-Гаусса для вектора напряженности электростатического поля в дифференциальной форме. Источники и стоки поля.
4. Формулировка и доказательство теоремы о циркуляции вектора Е.
5. Потенциал электростатического поля. Принцип суперпозиции для потенциалов. Вывод связи между потенциалом электростатического поля и его напряженностью. Эквипотенциальные поверхности.
6. Электрический диполь. Поле электрического диполя. Сила, действующая на диполь во внешнем электростатическом поле.
7. Вещество в электростатическом поле. Микро- и макро-поле. Проводники в электростатическом поле. Поле внутри и снаружи проводника. Поле у поверхности проводника.
8. Общая задача электростатики. Уравнение Пуассона. Уравнение Лапласа. Метод изображений.
9. Электроемкость. Электроемкость уединенного проводника. Конденсаторы. Вывод емкости: а) плоского конденсатора; б) сферического конденсатора; в) цилиндрического конденсатора.
10. Вещество в электростатическом поле. Микро- и макро-поле. Диэлектрики. Электрическое поле в диэлектрике. Поляризация. Связанные и сторонние заряды.
11. Поляризованность диэлектрика. Связь между поляризованностью Р и напряженностью Е. Формулировка и доказательство теоремы Отсроградского-Гаусса для поля вектора поляризованности Р в интегральной и дифференциальной формах. Граничные условия для вектора поляризованности Р.
12. Электрическая индукция D. Формулировка и доказательство теоремы Остроградского-Гаусса для поля вектора D в интегральной и дифференциальной формах. Связь между векторами D и E. Условия для векторов E и D на границе раздела двух диэлектриков.
13. Энергия электростатического поля. Энергетический подход к взаимодействию. Энергия взаимодействия системы точечных зарядов. Полная энергия электрического взаимодействия. Энергия заряженных проводника и конденсатора. Плотность энергии электрического поля.
14. Электрический ток. Плотность тока. Связь плотности тока со скоростью упорядоченного движения зарядов в проводнике. Связь между силой тока и вектором плотности тока.
15. Электродвижущая сила. Сторонние силы и их природа. Связь между ЭДС и вектором напряженности сторонних сил. Напряжение.
16. Закон Ома для однородного участка цепи. Закон Ома в дифференциальной форме. Закон Ома для замкнутой цепи. Закон Ома для неоднородного участка цепи.
17. Работа и мощность тока. Закон Джоуля-Ленца. Удельная тепловая мощность тока. Вывод закона Джоуля-Ленца в дифференциальной форме.
18. Правило Кирхгофа.
19. Магнитное поле, его проявление и обнаружение. Магнитный момент рамки с током. Вращающий момент сил, действующий на рамку с током в магнитном поле. Магнитная индукция В. Силовые линии магнитного поля.
20. Поля макро- и микро-токов. Гипотеза Ампера. Вектор напряженности магнитного поля Н. Связь между величинами В и Н.
21. Закон Био-Савара-Лапласа. Принцип суперпозиции магнитных полей и его применение для расчета магнитного поля: а) прямого тока; б) на оси кругового тока.
22. Закон Ампера.
23. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца. Эффект Холла.
24. Теорема о циркуляции вектора В и ее применение для определения магнитного поля: а) соленоида; б) тороида; в) внутри и снаружи прямого проводника с током.
25. Поток вектора магнитной индукции В. Теорема Остроградского-Гаусса для поля вектора В.
26. Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле.
27. Явление электромагнитной индукции. ЭДС электромагнитной индукции. Закон Фарадея. Правило Ленца. Связь закона Фарадея и правила Ленца с законом сохранения энергии.
28. Возникновение ЭДС индукции в неподвижных контурах, находящихся в переменном магнитном поле. Постулат Максвелла о возбуждении переменного вихревого электрического поля Е_В. Теорема о циркуляции вектора E_B.
29. Индуктивность контура. Самоиндукция. ЭДС самоиндукции.
30. Взаимная индукция. Трансформаторы.
31. Энергия магнитного поля. Энергия магнитного поля, связанная с контуром. Энергия магнитного поля соленоида. Объемная плотность энергии магнитного поля.
32. Магнитные свойства вещества. Диа- и парамагнетики.
33. Намагниченность J. Связь между векторами J и H. Вектор магнитной индукции В, как результирующего поля в веществе. Связь между векторами В, Н и J.
34. Теорема о циркуляции вектора Н.
35. Теорема о циркуляции вектора J.
36. Условия на границе раздела двух магнетиков. Нормальные составляющие векторов В и Н на границе раздела. Тангенсальные составляющие векторов В и Н на границе раздела.
37. Ферромагнетики и их свойства. Петля магнитного гистерезиса. Магнитотвердые и магнитомягкие ферромагнетики. Природа магнитного гистерезиса. Области спонтанной намагниченности. Перемагничивание ферромагнетика путем смещения доменной стенки. Скачки Баркгаузена.
38. Электромагнитные волны. Феноменологические уравнения Максвелла. Волновые уравнения для векторов Е и Н.
39. Плоская электромагнитная волна. Соотношение между амплитудными значениями напряженности электрического и магнитного полей в вакууме. Взаимная ориентация векторов Е, Н и e.
40. Энергия электромагнитных волн. Модуль плотности потока энергии. Вектор Умова-Пойнтинга.
41. Теорема Пойнтинга.
42. Импульс элетромагнитного поля.
43. Излучение электромагнитных волн ускоренно движущимися зарядами и диполем.
44. Взаимодействие электромагнитных волн с веществом. Электронная теория дисперсии. Нормальная и аномальная дисперсия. Закон Бугера. Рассеяние света.
45. Отражение и преломление световых волн.
46. Интерференция света. Когерентность пространственная и временная. Методы получения когерентных источников света. Расчет интерференционной картинки с двумя источниками.
47. Интерференция света в тонких пленках.
48. Дифракция света. Принцип Гюйгенса и Гюйгенса-Френеля. Зоны Френеля. Расчет радиуса зон Френеля. Дифракция на круглом отверстии. Дифракция на круглом диске, пятно Пуассона. Дифракция Френеля и дифракция Фраунгофера.
49. Многолучевая интерференция. Дифракционная решетка. Дифракция рентгеновских лучей. Формула Вульфа-Бреггов.
50. Голография. Запись и воспроизведение голограмм. Применение голографии.
51. Поляризация света. Естественный и поляризованный свет. Закон Малюса. Закон Брюстера. Распространение электромагнитных волн в одноосных кристаллах. Двойное лучепреломление. Поляризационные призмы и поляроиды.
52. Тепловое излучение. Законы Кирхгофа, Вина и Стефана-Больцмана. Формула Рэлея-Джинса.
53. Гипотеза Планка. Формула Планка для теплового излучения. Корпускулярно-волновой дуализм. Фотоны.
54. Законы внешнего фотоэффекта. Квантовая теория фотоэффекта.
55. Эффект Комптона и его объяснение.