Постоянный электрический ток
Постоянный электрический ток, его характеристики и условия существования. Сторонние силы. Электродвижущая сила и напряжение. Сопротивление проводников. Закон Ома в интегральной и дифференциальной формах. Работа и мощность тока. Закон Джоуля-Ленца в интегральной и дифференциальной формах. Классическая электронная теория электропроводности металлов и ее опытное обоснование. Вывод закона Ома в интегральной и дифференциальной форме из электронных представлений. Закон Видемана-Франца. Затруднения классической теории электропроводности металлов.
Ток в газах. Плазма. Работа выхода электронов из металла. Термоэлектронная эмиссия.
Электромагнетизм
Магнитное поле. Магнитная индукция. Магнитное поле тока. Закон Био-Савара-Лапласа и его применение к расчету магнитного поля. Магнитное поле прямолинейного проводника с током. Магнитное поле кругового тока. Вихревой характер магнитного поля. Закон полного тока для магнитного поля в вакууме и его применение к расчету магнитного поля тороида и длинного соленоида. Закон Ампера. Взаимодействие параллельных токов. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца. Движение заряженных частиц в магнитном поле. Принцип действия циклических ускорителей заряженных частиц. Эффект Холла. Магнитный поток. Теорема Остроградского-Гаусса для магнитного поля. Контур с током в магнитном поле. Работа перемещения проводника и контура с током в магнитном поле.
Явление электромагнитной индукции. Закон электромагнитной индукции (закон Фарадея). Правило Ленца. Явление самоиндукции. Индуктивность. Токи при замыкании и размыкании цепи. Явление взаимной индукции. Энергия системы проводников с током. Объемная плотность энергии магнитного поля.
Магнитное поле в веществе. Магнитные моменты электронов и атомов. Типы магнетиков. Намагниченность. Элементарная теория диа- и парамагнетизма. Магнитная восприимчивость вещества. Напряженность магнитного поля. Магнитная проницаемость среды. Ферромагнетики. Кривая намагничивания. Магнитный гистерезис. Точка Кюри.
Основы теории Максвелла для электромагнитного поля. Ток смещения. Уравнения Максвелла для электромагнитного поля в интегральной форме. Относительный характер электрической и магнитной составляющих электромагнитного поля.
Электромагнитные колебания и волны
Гармонические колебания и их характеристики. Дифференциальное уравнение гармонических колебаний. Электрический колебательный контур. Энергия гармонических колебаний. Дифференциальное уравнение затухающих электромагнитных колебаний и его решение. Апериодический процесс. Дифференциальное уравнение вынужденных электромагнитных колебаний и его решение. Амплитуда и фаза вынужденных колебаний. Понятие о резонансе.
Дифференциальное уравнение электромагнитной волны. Основные свойства электромагнитных волн. Энергия электромагнитных волн. Плотность потока энергии. Вектор Умова-Пойтинга. Излучение диполя.
Волновая оптика
Интерференция света. Когерентность и монохроматичность световых волн. Время и длина когерентности. Расчет интерференционной картины от двух когерентных источников. Оптическая длина пути. Интерференция света в тонких пленках. Применение явления интерференции. Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля, прямолинейное распространение света. Дифракция Френеля на круглом отверстии и диске. Дифракция Фраунгофера на одной щели и дифракционной решетке. Разрешающая способность оптических приборов. Дифракция на пространственной решетке. Формула Вульфа-Брэггов. Исследование структуры кристаллов. Понятие о голографии. Дисперсия света. Области нормальной и аномальной дисперсии. Электронная теория дисперсии света. Эффект Доплера. Излучение Вавилова-Черенкова. Поляризация света. Естественный и поляризованный свет. Закон Малюса. Поляризация света при отражении. Закон Брюстера. Двойное лучепреломление. Одноосные кристаллы. Поляроиды и поляризационные призмы.