1Эффект Холла (шпоры к экзамену)

1Эффект Холла – это возникновение электрического поля в проводнике или полупроводнике с током при помещении его в магнитное поле. Эффект Холла - следствие влияния силы Лоренца на движение носителей тока. В магнитном поле В при протекании через проводник тока с плотностью j устанавливается электрическое поле с напряженностью , где R - постоянная Холла.

Метал. пластинка в магн. поле Ʇ току. Сила Лоренца → к ув. Концентрации носителей тока у верхнего края пластинки. Стац. Распределение зарядов – когда это действие уравновесит силу Лоренца где Δφ-поперечная(холловская) разность потенциалов

→ R-знак пост. Холла

2

1Свободными - называют заряды, которые под воздействием сил поля могут свободно перемещаться в веществе; их перемещение не ограничивается внутримолекулярными силами.

Под связанными - понимают электрические заряды, входящие в состав вещества и удерживаемые в определенных положениях внутримолекулярными силами. Сумма положительных связанных зарядов равна сумме отрицательных связанных зарядов.

Изменение величины нормальной составляющей вектора поляризованности равно с обратным знаком поверхностной плотности связанного заряда

Т еорема Гаусса для вектора поляризованности в инт.; в диф.

2Дифракцией называется огибание волнами препятствий, встречающихся на их пути, или в более широком смысле – любое отклонение

распространения волн вблизи препятствий от законов геометрической оптики. принцип Гюйгенса-Френеля, световая волна, возбуждаемая каким-либо источником S , может быть представлена как результат

с уперпозиции (сложения) когерентных вторичных волн, излучаемых вторичными (фиктивными) источниками – бесконечно малыми элементами любой замкнутой поверхности, охватывающей источник S .

1 Объемная плотность энергии для однородного поля , для неоднородного.

равна отношению энергии эл.-стат. поля, сосредоточенного в объёме, к этому объёму.

2 Вихревым называется переменное электрическое поле, порождаемое переменным магнитным полем. Отличие вихревого электрического поля от электростатического: 1) Силовые линии вихревого электрического поля – замкнуты. 2) Работа по перемещению единичного положительного точечного заряда в вихревом электрическом поле (циркуляция вектора Е) не равна нулю, а равна э.д.с. индукции Ei.

1 Диамагнетики-вещества намагничивающиеся против направления внешнего магнитного поля(в его отсутствие немагнитны)- ослабляют внешнее магнитное поле. (выталкиваются из области сильного поля)

П арамагнетики-вещества которые намагничиваются во внешнем магнитном поле в направлении внешнего магнитного поля. (втягиваются в область сильного поля)

Ф ерромагнетики-сильномагнитные вещества, обладающие спонтанной намагниченностью, т.е. они сохраняют намагниченность при

отсутствии внешнего магнитного поля.

2 Дифракция Фраунгофера наблюдается в том случае, когда источник света и точка наблюдения бесконечно удалены от препятствия, вызвавшего дифракцию.

на щели распределение интенсивности(sin)

1 Вектор напряженности магнитного поля — характеристика магнитного поля, определяющая густоту силовых линий (линий магнитной индукции). Обознач. как H(А/м).

μ – магнитная проницаемость среды; μ₀-магнитная постоянная. Относительная магнитная проницаемость вещества: , где магнитная восприимчивость вещества.

Т еорема о циркуляции вектора напряженности магнитного поля в дифференциальной форме:

в интегральной форме , где алгебраическая сумма сторонних токов, пронизывающих некоторую незамкнутую ориентированную поверхность внутри магнетика.

2 Явление электромагнитной индукции-заключается в том, что в замкнутом проводящем контуре при изм. потока магнитной индукции, охватываемого этим контуром, возникает электрический ток, получивший название индукционного.

Закон Фарадея: ЭДС электромагнитной индукции в контуре численно равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока сквозь поверхность, ограниченную этим контуром

П равило Ленца: индукционный ток направлен так, чтобы создаваемое им магнитное поле компенсировало изменение магнитного потока.

(Индукционный ток протекает навстречу выбранному положительному направлению обхода контура)

1Электрическим током называется упорядоченное движение электрических зарядов. За направление тока принимают направление движения положительных

зарядов.

Плотностью электрического тока называется вектор j, совпадающий с направлением электрического тока в рассматриваемой точке и численно равный отношению силы тока поверхности, ортогональной направлению тока, к площади dS этого

э лемента

Д ля постоянного тока I, текущего перпендикулярно сечению S проводника –

Если за время d t через поперечное сечение S проводника переносится заряд dq=ne Sdt (где n, e и – концентрация, заряд и средняя скорость упорядоченного движения зарядов), то сила тока

единица плотности тока – А/м2.

Е сли внутри проводника, по которому течет электрический ток, выделить какой-то объем, ограниченный замкнутой поверхностью S, то, согласно закону сохранения электрического заряда, суммарный электрический заряд q, охватываемый поверхностью S, изменяется за время dt на dq = -Idt, тогда в интегральной форме можно записать: соотношение называют уравнением непрерывности. Оно является, по существу, выражением закона сохранения электрического заряда.

Д ифференциальная форма уравнения непрерывности:

2

1 Электрический заряд – это внутреннее свойство тел или частиц, характеризующее их способность к электромагнитным взаимодействиям.

Cв-ва эл. заряда: 1)Существует в двух видах: + и - . Одноименные-отталкиваются, разноименные-притягиваются. 2)Эл. заряд инвариантен – его величина не зависит от системы отсчета3)Эл. заряд дискретен – заряд любого тела составляет целое кратное от элементарного эл. заряда e. 4)Эл. заряд аддитивен – заряд любой системы тел (частиц) равен сумме зарядов тел (частиц), входящих в систему. 5)Эл. заряд подчиняется закону сохранения заряда: Алгебраическая сумма эл. зарядов любой замкнутой системы остается неизменной, какие бы процессы ни происходили внутри данной системы.

закон Кулона: сила взаимодействия F между двумя неподвижными точечными зарядами, находящимися в вакууме, пропорциональна зарядам q1 и q2, и обратно

п ропорциональна квадрату расстояния r между ними

Н апряженность электростатического поля – векторная физ. величина, определяемая силой, действующей на единичный положительный заряд q, помещенный в данную точку поля.

С иловыми линиями (линиями напряженности эл. поля) называют линии, касательные к которым в каждой точке поля совпадают с направлением вектора напряженности в данной точке. Они начинаются на + заряде и заканчиваются на – (чем плотнее располагаются линии, тем поле сильнее)

2 Представления геометрической оптики справедливы лишь в той степени, в которой явлениями дифракции и интерференции можно пренебречь. Э то соотношение между длиной волны λ, размером препятствия R и расстоянием от препятствия до точки наблюдения L можно рассматривать как границу применимости геометрической оптики. Условие применимости геометрической оптики: малость изменения амплитуды волны и её первых пространственных производных на протяжении длины волны.

Принято различать два вида дифракции:1)Дифракция Фраунгофера(в параллельных лучах) 2)Дифракция Френеля(в расходящихся лучах)

Геометрическая оптика является приближенным предельном случаем в который переходит волновая оптика, когда длина волны стремится к нулю

1 В диэлектриках эл. поле не равно нулю. Возникающие в процессе поляризации связанные заряды лишь ослабляют внешнее поле. Для расчета полей в диэлектриках применяется теорема Гаусса, которая учитывает не только свободные заряды, но и поляризационные.

т еорема Гаусса для поля в диэлектрике: поток вектора эл. смещения через любую замкнутую поверхность равен сумме свободных зарядов, которые находятся внутри объема диэлектрика охваченного этой поверхностью

Явление возникновения зарядов противоположного знака на противоположных концах диэлектрика при внесении его во внешнее эл. поле называется поляризацией диэлектрика.

С тепень поляризации диэлектрика характеризуется величиной, называемую вектором поляризации (или поляризованностью). Вектор поляризации определяется как суммарный дипольный момент единицы объема диэлектрика и равен где ΔV-бесконечно малый объем диэлектрика, а -сумма дипольных моментов, заключенных в этом объеме молекул.

2 Энергия магнитного поля равна работе, которую затрачивает ток на создание этого поля. Эн. Магн. поля, связ. с контуром

Изм. длины соленоида приведёт к изм. объёма магн. поля внутри, следовательно, к изм. энергии Отсюда следует, что сила взаимодействия между витками (натяжения в магнитном поле) а величина напряжения натяжения (вдоль силовых линий) =

Сила в направлении Ʇ силовым линиям , напряжение давления

1 Каждый носитель тока испытывает действие магнитной силы, которое передается проводнику, по которому заряды движутся. В результате магнитное поле действует с определенной силой на проводник с током (силой Ампера). Найдём это силу. Пусть объемная плотность заряда равна ρ.В объёме dV находится заряд . Тогда сила . (из ]) Так как плотность тока , то . Если ток течет по тонкому проводнику, то и  ,где dl — вектор, совпадающий по направлению с током и характеризующий элемент длины тонкого проводника. Cила Ампера, действующая на контур с током равна:

Магнитный момент

на элементарный контур с током в неоднородном магн поле действует сила

Т.к. результирующая сил по замкнутому контуру равна нулю, в однородном магнитном пол , для произвольной формы контура с током момент сил не зависит от выбранной точки и равен

Если контур с током плоский и его размеры малы – элементарный.

2 Вихревой ток(ток Фуко)-индукционный ток, возникающий в массивном сплошном проводнике, помещенном в переменное магнитное поле, который замкнут в толще проводника.

Проявление токов Фуко:1)силовое действие 2)магнитный скин-эффект 3)тепловое действие. Магнитный скин-эффект - явление вытеснения из ферромагнетика магнитного потока, изменяющегося с большой частотой.

Применение электромагнитной индукции в электродвигателе:

F – сила, вращающая ротор двигателя