Вопросы к экзамену по второй половине курса.

"Электричество и магнетизм ". Крылов И.Р. 2021-2022 учебный год.

 

         1. Магнитное поле соленоида бесконечной длины. Магнитное поле внутри и снаружи длинного цилиндрического проводника с заданной плотностью тока. Магнитное поле плоского слоя с током.

         2. Магнитный диполь. Момент сил, действующих на виток с током в однородном магнитном поле. Энергия магнитного диполя в магнитном поле. Сила, действующая на магнитный диполь в неоднородном магнитном поле. Векторный потенциал A и магнитное поле B точечного магнитного диполя (без доказательства).

         3. Намагниченность, связанные токи и связь между ними.

         4. Напряженность магнитного поля. Магнитная проницаемость. Циркуляция полей H, B, М (намагниченности) и поток поля B в интегральной форме, дифференциальной форме и для токонесущей поверхности. Два способа вычисления векторного потенциала, создаваемого намагниченной средой.

         5. Магнитное поле провода с током в цилиндрической оболочке из магнитного материала. Магнитное поле длинного намагниченного цилиндра в трех характерных точках.

         6. Магнитное поле в катушке с замкнутым сердечником с высокой магнитной проницаемостью. Магнитное поле в зазоре сердечника. Магнитное поле в сердечнике с ветвлением.

         7. Закон электромагнитной индукции Фарадея. Правило Ленца.

         8. Интерпретация Максвелла закона электромагнитной индукции Фарадея.

         9. Коэффициент взаимной индукции. Коэффициент взаимной индукции двух катушек на общем сердечнике с высокой магнитной проницаемостью. Теорема о равенстве коэффициентов взаимной индукции (в вакууме).

         10. Индуктивность длинного соленоида с плотной намоткой. Индуктивность катушки с замкнутым сердечником.

         11. Механическая работа магнитных сил при перемещении витка с током в магнитном поле. Механическая работа магнитных сил взаимодействия системы токов. Магнитная энергия токов и энергия магнитного поля (без доказательства). Энергия магнитного поля соленоида.

         12. Гипотеза Максвелла о токах смещения. Система уравнений Максвелла.

         13. Токи Фуко. Зависимость мощности токов Фуко от размеров проводящего цилиндра.

         14. Вектор Пойнтинга, его связь с энергией электромагнитного поля. Примеры движения энергии.

         15. Связь тока и напряжения для конденсатора и катушки индуктивности. Интегрирующая RC-цепочка. Дифференцирующая CR-цепочка.

         16. Реакция RC-цепочки на ступеньку напряжения. Реакция RL-цепочки на ступеньку напряжения. Экстраток размыкания.

         17. Комплексные токи и напряжения. Эффективное напряжение. Трехфазное напряжение. Импеданс. Импеданс резистора, конденсатора и катушки индуктивности.

         18. Резонанс напряжений. Резонанс токов.

         19. Трансформатор.

         20. Преобразование электрического и магнитного полей при переходе в движущуюся систему отсчета (нерелятивистский случай).

         21. Эффект Холла и его неквантовое объяснение.

         22. Теорема Лармора.

         23. Гиромагнитное отношение. Диамагнетизм.

         24. Парамагнетизм газов в слабых полях (неквантовое описание).

         25. Свойства ферромагнетиков. Понятие о теории Вейсса, домены, точка Кюри, эффект Баркгаузена, насыщение намагниченности, кривая первоначального намагничивания, петля гистерезиса, остаточная намагниченность, коэрцитивная сила. Нагревание сердечника при перемагничивании. Размагничивание.

         26. Свойства сверхпроводников. Критическая температура. Высокотемпературная сверхпроводимость. Сверхпроводящее кольцо с индуцированным током. Задачи со сверхпроводниками. Зависимость критической температуры от магнитного поля. Эффект Мейснера. Поверхностные токи и экранирование магнитного поля. Метод изображений. "Гроб Магомета". Сверхпроводники 2-го рода. СВЧ граница сверхпроводимости. Эффект Джозефсона. Бозе конденсация куперовских пар.

 

Срочно забыть.

1. Вывод формул для векторного потенциала A и магнитного поля B точечного магнитного диполя (конечные формулы надо знать на экзамене без доказательства).

2. Намагниченность и связанные токи для переменных полей.

3. Сравнение формул для электрического и магнитного полей в веществе.

4. Электрическое и магнитное поле в полости вытянутой вдоль поля и полости сплюснутой перпендикулярно полю.

5. Связанные токи обычно присутствуют только на поверхности намагниченной среды.

6. Два способа вычисления магнитного поля B, создаваемого намагниченной средой.

7. Третий способ вычисления магнитного поля намагниченной среды.

8. Магнитное поле длинного намагниченного цилиндра (2-е решение, через магнитные заряды).

9. Четыре предварительных замечания к решению задач по теме магнитопровод.

10. Уравнения для магнитного поля в произвольном магнитопроводе с ветвлением.

11. Силы, действующие на линейный магнетик в магнитном поле.

12. Силы, действующие на постоянный магнит в магнитном поле.

13. Парадокс невозможности ЭДС индукции.

14. Пример решения задачи с помощью теоремы о равенстве коэффициентов взаимной индукции.

15 Нестрогое определение индуктивности или коэффициента самоиндукции.

16. Механическая работа магнитных сил контура над самим собой при деформации контура.

17. Механическая работа взаимодействия системы токов с учетом работы каждого контура над самим собой.

18. Вывод выражения для магнитной энергии взаимодействия системы токов (конечную формулу надо знать на экзамене без доказательства).

19. Вывод выражения для энергии магнитного поля (конечную формулу надо знать на экзамене без доказательства).

20. Доказательство стремления к нулю поверхностного интеграла при выводе выражения для энергии магнитного поля.

21. Строгое определение индуктивности.

22. Сравнение формул для энергии электрических и магнитных полей.

23. Реакция произвольной линейной схемы на ступеньку напряжения.

24. Третий пример реакции более сложной схемы на ступеньку напряжения.

25. Напряжение на выходе линейной схемы при произвольной зависимости напряжения на входе схемы от времени. Первый подход.

26. Асинхронный трехфазный электродвигатель.

27. Однофазный электродвигатель.

28. Напряжение на выходе линейной схемы при произвольной зависимости напряжения на входе схемы от времени. Второй подход.

29. Автотрансформатор.

30. Лабораторный автотрансформатор.

31. Точные формулы теории относительности для преобразования электрического и магнитного полей при переходе в движущуюся систему отсчета.

32. Дополнение к теореме Лармора.

33. Спин электрона. Фактор Ланде.

34. Квантовое описание парамагнетизма.

35. Парамагнетизм в сильном магнитном поле.

36. Механизм обменного взаимодействия.

37. Скин-эффект.

38. Эффект группировки бозонов.

39. Разряд в газе.

40. Электробезопасность.

41. Электрические наводки.

42. Униполярный электродвигатель.

43. Электродвигатель постоянного тока.

44. Вентильные электродвигатели.

45. Движение заряженной частицы в магнитном поле.

46. Ускорители элементарных частиц.

47. Магнитоплазменный компрессор.

48. Распространение сигналов в коаксиальном кабеле.

49. Электромагнитные волны в волноводе.