3. 3. Рекомендации к самостоятельной работе студентов по разделу 3. Электричество.

Электричество и магнетизм являются составными частями электродинамики. Электродинамика — раздел физики, изучающий электромагнитное излучение, свойства электромагнитного поля и его взаимодействие с электрическими зарядами, связь электрических и магнитных явлений, электрический ток.

Свойства электрического поля и зарядов описывает электростатика. Электростатика изучает постоянные во времени поля неподвижных электрических зарядов, т. е. в ней поля и обусловившие их заряды неотделимы друг от друга.

Электрический ток - важ­нейшее понятие электродинамики — раздел учения об электричестве, в котором рассматривают­ся явления и процессы, обусловленные движением электрических зарядов или макроскопических заряженных тел. Электрическим током называется любое упорядоченное (направленное) движение электрических зарядов. Особое внимание при изучении этого раздела уделяется законам постоянного тока проводимости.

Электродинамика имеет огромное значение в технике и связи и лежит в основе: радиотехники, электротехники, различных отраслей связи и радио.

При изучении темы 2.1 рекомендуется изучить §1-30 [1] или §77-94 [3].

Эта тема (Электростатика) является фун­даментом раздела «Электричество». Особое внимание следует об­ратить на силовую и энергетическую характеристики поля (напря­женность и потенциал) и на связь между ними.

Необходимо уяснить математические понятия: поток и цир­куляция вектора напряженности поля. Уметь применять теорему Остроградского-Гаусса для вычисления напряженности электриче­ских полей. Необходимо рассмотреть вопрос о напряженности и потенциале в данной точке поля, созданного несколькими заряда­ми, и особо рассмотреть поле электрического диполя.

Электрическое поле в диэлектриках. Следует изучить физическую картину поляризации полярных и неполярных диэлек­триков, а также количественную меру поляризации диэлектриков — вектор поляризации.

Необходимо знать преимущества вектора электрического смещения перед вектором напряженности для описания электриче­ского поля в неоднородных диэлектриках.

Важно уяснить физические свойства сегнетоэлектриков, а также прямой и обратный пьезоэлектрические эффекты и их при­менение в технике.

Проводники в электрическом поле. Следует внима­тельно рассмотреть опыты, доказывающие, что электрические за­ряды распределяются на внешней поверхности проводников.

Необходимо глубоко изучить вопросы об электроемкости проводников, единицах её измерения, конденсаторах, их соедине­нии и применении.

Энергия электростатического поля. Необходимо уметь получить формулы, по которым рассчитывается энергия сис­темы неподвижных точечных зарядов, заряженного проводника, однородного электростатического поля.

При рассмотрении энергетических вопросов следует указать на неприемлемость теории дальнодействия через пустое простран­ство. Поле, как и вещество, есть форма материи.

При изучении темы 2.2 §31-38 [1] или §95-102 [3].

При изучении постоянного тока следует обратить особое внимание на различие полей в статическом случае и при наличии тока в проводнике (неэквипотенциальность поверхности проводни­ка). Необходимо четко разграничить понятия разности потенциа­лов, электродвижущей силы и напряжения.

Следует внимательно рассмотреть законы Ома и Джоуля-Ленца в дифференциальной форме и уяснить их значение. Изучая правила Кирхгофа, нужно учитывать, что они играют важную роль в электр- и радиотехнических расчетах.

Следует изучить экс­периментальное определение заряда электрона (опыт Милликена), экспериментальное доказательство электронной природы тока в металлах (опыты Мандельштама и Папалекси, Стюарта и Толмэна).