Электричество. Магнетизм. Электромагнетизм

Рассмотрены физические процессы в p–n-переходе и элементарная теория перехода, описана методика экспериментальной проверки формулы Шокли для вольт-амперной характеристики перехода и определения ширины запрещенной зоны германия.

В учебном пособии рассматриваются электродинамические свойства и характеристики самых различных материальных сред: проводников и диэлектриков, плазмы и сверхпроводников, жидких кристаллов и магнетиков, перколяционных, киральных и биологических систем. Основное внимание уделяется таким характеристикам сред, как удельная проводимость, диэлектрическая и магнитная проницаемости, их дисперсионным свойствам.

Рассмотрены устройство, принцип работы и основные характеристики магнетронных распылительных систем (МРС). Изложены физические процессы и особенности работы МРС. Перечислены основные типы и конструктивные схемы МРС. Дан пример конструкции МРС с электромагнитной системой.

Рассмотрены основные области применения, конструктивные особенности и эксплуатационные характеристики импульсных ксеноновых ламп, инженерные методы расчета параметров электротехнического контура ламп, термодинамических, переносных и оптических свойств низкотемпературной неидеальной ксеноновой плазмы и спектрально-яркостных характеристик. Даны рекомендации по выбору оптимальных режимов работы импульсных трубчатых ламп и примеры расчета параметров плазмы и рабочих характеристик ламп, применяемых для решения практических задач.

В работе приведены основные положения квантовой теории электропроводности полупроводников и выпрямляющих свойств р-n-перехода. Описаны экспериментальные методы определения характерных параметров полупроводниковых диодов.

Дан краткий обзор основных понятий и соотношений зонной теории электропроводности твердых тел. Изложена методика измерений вольт-амперных характеристик образцов из полупроводниковых материалов, а также методика расчета значений ширины их запрещенной зоны.

Изложены физические основы атомно-силовой микроскопии. Рассмотрены режимы работы атомно-силового микроскопа. Дано описание отдельных узлов атомно-силового микроскопа. Проанализированы технические возможности, особенности конструкции и требования к образцам зондовых микроскопов СММ-2000 и «НаноСкан».

Рассмотрены необходимые для решения задач механики сплошной среды приемы работы с программным комплексом ANSYS. Даны указания к выполнению четырех лабораторных работ по различным направлениям механики сплошной среды.

В учебном пособии дано математическое описание некоторых процессов, протекающих в дуге и сварочной ванне. Показано влияние параметров режима сварки на тепловые и силовые характеристики дуги и на электрическое поле в изделии и сварочной ванне.

Монография посвящена обзору исследований влияния эффектов электронного беспорядка на электрон-фононное взаимодействие в металлах, сверхпроводниках, полупроводниках, а также в различных низкоразмерных структурах. Актуальность поднятых в монографии вопросов определяется интенсивным развитием нанотехнологий, созданием новых наноструктурированных материалов и уникальных наноэлементов для электроники и фотоники. Упругое электронное рассеяние на границах наноструктур качественно меняет взаимодействие электронов с фононами, что, безусловно, должно учитываться при проектировании соответствующей элементной базы. Прикладная часть работы посвящена контролируемой модификации электронных процессов для оптимизации новых наносенсоров на основе электронного разогрева в сверхпроводниковых и полупроводниковых структурах.

Экспериментально и теоретически исследуются отклонения от закона Ома в лампе накаливания с вольфрамовой нитью. Показано, что эти отклонения связаны с нагревом нити до определенной температуры, которая лимитируется различными механизмами теплообмена с окружающей средой: при относительно малых напряжениях преобладает конвективный механизм теплообмена, при больших – лучистый теплообмен. Построены вольтамперные характеристики.

Вычислен магнитный вклад в энергию поля вращающегося заряженного металлического эллипсоида вращения (сфероида). Метод расчёта не использует операций объёмного интегрирования плотности энергии либо поверхностного интегрирования скалярного произведения векторов плотности тока и вектор! потенциала сфероида и может быть интересен студентам старших курсов физических факультетов университетов, изучающим классическую электродинамику.

Приведена лабораторная работа по компенсационным методам измерений электродвижущей силы.

Представленная диссертационная работа посвящена вопросам интенсификации реакций этерификации и полиэтерификации дикарбоновых кислот одно- и двухатомными спиртами под действием микроволнового излучения.

Рассмотрены теоретические аспекты сложения электрических гармонических колебаний и образования фигур Лиссажу. Описана методика исследования процессов сложения электрических колебаний и наблюдения фигур Лиссажу при различных соотношениях частот и сдвигов фаз складываемых колебаний с помощью электронного осциллографа. Рассмотрены основные принципы измерения частоты колебаний путем сравнения с частотой эталонного генератора методом фигур Лиссажу.

Соответствуют действующей программе по дисциплине ЕН Ф.03 «Физика», раздел «Электричество и магнетизм». Содержат теоретический материал по теме «Магнитные свойства вещества». Предназначены для выполнения лабораторной работы на автоматизированном радиоспектрометре РЭ-1306, освоения основных принципов ЭПР, понятий констант сверхтонкого взаимодействия и g-фактора.

Соответствуют действующей программе по дисциплине ЕН Ф.03 «Физика», раздел «Электричество и магнетизм» и содержат теоретический материал по теме «Магнитные свойства вещества». Предназначены для выполнения лабораторной работы на измерителе магнитной индукции Ш1-1, для определения поля, создаваемого электромагнитом действующего радиоспектрометра РЭ-1306.

Настоящие методические указания и задания на курсовую работу предназначены для студентов дневной формы обучения, обучающихся по программе подготовки бакалавров по направлению 200600 "Фотоника и оптоинформатика". Целью выполнения курсовой работы является: систематизация, закрепление и расширение теоретических знаний по дисциплине, развитие навыков самостоятельной работы с научно-технической и справочной литературой по теории электромагнитного пля и технике СВЧ устройств.

В учебном пособии описаны экспериментальные методы в сильноточной электронике, в том числе особенности осциллографической регистрации наносекундных сигналов, высоковольтных импульсов напряжения и больших импульсных токов, измерения параметров сильноточных электронных пучков и мощных импульсов СВЧ-излучения, радиосигнальные линии передачи и методы борьбы с электромагнитными помехами.

Рассмотрены особенности интерференции прямых и обратных волн в невзаимных средах и структурах. Получено уравнение стоячей волны в невзаимных средах. Показано, что невзаимность параметров структур приводит к изменению параметров и характера стоячих волн, в частности, нарушается синфазность колебаний в разнесенных точках пространства, расположенных между узлами.

В учебное пособие вошли три раздела общего курса физики. Данные разделы рассмотрены в соответствии с примерной программой курса общей физики для не физических факультетов университетов. В каждой части рассмотрены примеры решения типовых контрольных заданий и предложены задания для самостоятельного решения.

В данных методических указаниях рассматриваются теоретические основы движения электрона в электромагнитных полях, экспериментальные методы определения удельного заряда электрона, физические основы устройства магнетрона. Подробно излагается порядок выполнения лабораторной работы физического практикума по атомной физике «Определение удельного заряда электрона методом магнетрона».

Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) – один из наиболее информативных методов исследования строения и свойств конденсированной фазы. Во многом бурное развитие и внедрение в практику этого метода связано с разработкой новых многоимпульсных методик. К таковым следует отнести методы сужения линии ЯМР, разнообразные методики кросс-поляризации, получение двух- и трехмерных спектров ЯМР и другие подходы, понимание которых невозможно без освоения основ квантовой теории магнитного резонанса. К сожалению, имеющиеся книги, посвященные современным импульсным методам ЯМР, часто предполагают знание читателем квантовой теории или, наоборот, пытаются интерпретировать процессы, лежащие в основе методик ЯМР, опираясь на аппарат классической физики. В последнем случае это нередко приводит к непониманию происходящих в действительности физических процессов. Главная цель данной книги – ликвидация существующего пробела в популяризации современных достижений ЯМР на основе систематического изложения квантовой теории ядерного магнитного резонанса.

В сборнике «Труды РФЯЦ-ВНИИЭФ» опубликованы результаты научных исследований, а также методических и проектно-конструкторских разработок в области прикладных задач теоретической физики, математического моделирования физических процессов, ядерной физики, физики ядерных реакторов, исследований по термоядерному синтезу, электрофизики, физики ускорителей, приборов и техники эксперимента, физики лазеров, гидродинамики, реологии, физики горения и взрыва, физической химии, экологии, материаловедения, безопасности, средств защиты от несанкционированных действий, электроники, радиотехники, оптоэлектроники.

Проведен качественный анализ первого уравнения цепочки кинетических уравнений Цванцига-Мори для временной корреляционной функции суммарного дипольного момента кластера ассоциированной жидкости. Получены соотношения, позволяющие по данным диэлектрической спектроскопии оценивать размер кластера. Размер кластера, вносящего вклад в диэлектрическую релаксацию, оказывается связан с отношением макроскопического (коллективного) и микроскопического (единичного) времен ориентационной релаксации диполя. В свою очередь ранее полученная одним из авторов формула, связывающая отношение этих времен с параметрами диэлектрического спектра, позволяет оценить количество диполей в кластере по параметрам диэлектрического спектра.

Исследован электронный транспорт в одномерном двухтерминальном кольце Авронова-Бома при наличии нескольких короткодействующих рассеивателей на кольце. Получено выражение для кондактанса системы в зависимости от энергии электрона, потока магнитного поля через кольцо и положения рассеивателей. Для моделирования рассеивателей и точек контактов используется теория потенциалов нулевого радиуса. Показано, что зависимость коэффициента прохождения от энергии электрона содержит асимметричные резонансы Фано. Изучено поведение резонансов в зависимости от положения примесей и от величины магнитного поля. Показано, что при определенных параметрах системы может наблюдаться коллапс резонансов Фано.

Рассмотрены условия распространения электромагнитных волн в средах с дисперсией в области частот непрозрачности (запредельной области частот). Установлено, что введение усиливающих компонент в среды приводит к их просветлению с высоким коэффициентом усиления. Рассмотрено влияние усиления на волновые процессы в гиротропных средах.

Разработана методика бифуркационного анализа параметрических нестабильностей электромагнитных волн и "длинноволновых" безобменных магнитостатических волн (МСВ) в трехмерных электродинамических структурах с нелинейными пленочными ферритовыми включениями. Проведен бифуркационный анализ параметрического возбуждения МСВ в пленочных ферритовых включениях в резонаторной структуре и рассчитаны пороговые значения амплитуды волны накачки с помощью специального вычислительного алгоритма, позволяющего определять точки бифуркации нелинейного оператора Максвелла с учетом ограничивающих геометрий.

Разработана математическая модель распространения электромагнитных волн в гиромагнитных наноструктурированных средах на основе декомпозиционного подхода с применением автономных блоков (АБ) с магнитными нановключениями и каналами Флоке. Получено характеристическое уравнение для определения постоянных распространения волн в трехмерной периодической решетке, включающее матрицу расеяния (дескриптор) АБ. Рассчитаны постоянные распространения правополяризованной и левополяризованной волн (при продольном подмагничивании) и обыкновенной и необыкновенной волн (при поперечном подмагничивании), и комплексные значения эффективных электромагнитных параметров магнитного наноматериала.

Рассматриваются и обосновываются подходы к отбору и освоению содержания проблематики современных наукоемких технологий в условиях уровневой подготовки педагогических кадров по физике. Особое внимание уделяется отражению в содержании теоретической и экспериментальной подготовки будущих учителей ключевых концептов нанофизики.

В рамках концепции «снизу – вверх» современной наноэлектроники рассматриваются баллистический и диффузионный транспорт фононов и его роль в теплопроводности.

Приведено два решения задачи о формировании электрического и магнитного полей устанавливающимся во времени током: одно на основе уравнений Максвелла, другое с использованием малоизвестных формул О.Д. Ефименко. Эти формулы являются решением уравнений Максвелла и демонстрируют непосредственную зависимость полей E и B от их источников: плотностей заряда ρ и тока j, а также их производных по времени ρ и j. Второй метод, в отличие от первого, доступен студентам, изучающим вводный курс физики, позволяет более просто решать ряд задач электродинамики, и не использует представлений, согласно которым переменное электрическое поле является источником магнитного, а переменное магнитное – источником электрического, которые часто приводят к предрассудкам о природе электромагнитного поля.

Обосновывается необходимость и раскрывается сущность интеграции содержания образования при подготовке педагогических кадров по физике. Показаны возможности реализации интеграции содержания образования на предметной основе проблематики современных наукоемких технологий.

В рамках концепции наноэлектроники «снизу – вверх» рассматриваются ключевые темы спинтроники – спиновый вентиль, граничное сопротивление при несовпадении мод проводимости, спиновые потенциалы и разность нелокальных спинпотенциалов, спиновый момент и его транспорт, обращение намагниченности спиновым током, поляризаторы и анализаторы спинового тока.

Рассмотрены примеры передачи импульса статического электромагнитного поля источникам. Анализируется различие в импульсах, передаваемых электрическим зарядам при выключении магнитного поля плоского соленоида и круглого соленоида. Показано, что в некоторых случаях передаваемый зарядам момент импульса поля нельзя выразить с помощью вектора Пойнтинга и необходимо описание с помощью векторного потенциала и зарядов.

Обсуждаются примеры применения процедуры нормировки из различных разделов курса общей физики. Показано, что во всех случаях нормировка – это устранение неоднозначности в количественном выражении физической величины.

Содержит теоретический материал, необходимый для постановки задач расчета физических полей высоковольтных электротехнических и электрофизических установок и объектов методом конечных элементов. Рассмотрены многочисленные примеры задач с решениями.

В пособии рассмотрены свойства материи, связанные с наличием в природе электрических зарядов, которые определяют возникновение электромагнитных полей. Даны разъяснения основных законов, явлений и понятий электромагнетизма. Рассмотрены законы, связанные с механическими и электромагнитными колебаниями и распространением волн. Раскрыты принципы теоретических и экспериментальных исследований электромагнитных волн и связь между оптическими и электромагнитными явлениями. Цель пособия - помочь студентам освоить материал программы, научить активно применять теоретические основы физики как рабочий аппарат, позволяющий решать конкретные задачи, связанные с повышением ресурсоэффективности. Пособие ориентировано на организацию самостоятельной работы студентов. В нем анализируется решение многих физических задач, приводятся задачи для самостоятельного решения и ответы к ним.

В пособии рассмотрены свойства материи, связанные с наличием в природе электрических зарядов, которые определяют возникновение электромагнитных полей. Даны разъяснения основных законов, явлений и понятий электромагнетизма. Рассмотрены законы, связанные с электромагнитными колебаниями и распространением волн. Раскрыты принципы теоретических и экспериментальных исследований электромагнитных волн и связь между оптическими и электромагнитными явлениями. Цель пособия - помочь студентам освоить материал программы, научить активно применять теоретические основы физики как рабочий аппарат, позволяющий решать конкретные задачи, связанные с повышением ресурсоэффективности.

В пособии рассмотрено содержание фундаментальных законов электростатики и магнетизма. Даны разъяснения основных законов, явлений, понятий электростатики и магнетизма.

В пособии изложен обзор основных видов тонкопленочных покрытий, наносимых с использованием низкотемпературной плазмы в вакууме. Рассмотрена роль тонкопленочных покрытий в технологических процессах и важность задачи разработки новых покрытий с улучшенными характеристиками. Сформулировано значение и описаны способы предварительной очистки поверхности перед нанесением на нее тонких пленок. Рассмотрены физические, механические и химические свойства покрытий, различающихся по химическому составу и областям применения, а также основные методы измерения и контроля параметров покрытий.

В пособии изложены основные сведения по элементарным процессам, в результате которых происходит возникновение и гибель заряженных и возбужденных частиц в плазме, а также по явлениям переноса в низкотемпературной слабоионизованной плазме (дрейфовое и диффузионное движения). Наряду со сведениями, позволяющими понять физическую сущность разного типа реакций в плазме, приведены также экспериментальные данные по основным сечениям и константам процессов. Разработано в рамках реализации Инновационной образовательной программы ТПУ по направлению «Энергосберегающие, базовые специальные и промышленные электроразрядные, радиационные и плазменно-пучковые технологии».

В пособии кратко изложены разделы курса общей физики, касающиеся электрических и магнитных явлений; даны разъяснения основных законов, явлений и понятий электродинамики; рассмотрены примеры решения задач по соответствующим разделам курса; предложены задачи для самостоятельного решения по каждому разделу курса.

В монографии обобщены результаты, полученные при воздействии концентрированных потоков энергии на конструкционные и инструментальные стали, композиционные материалы и твердые сплавы. Приведены данные об использовании концентрированных потоков энергии в промышленности. Особое внимание уделено систематическому исследованию структурно-фазового состава композиционных покрытий на основе быстрорежущей стали, полученных в условиях вакуумной электронно-лучевой наплавки.

Предложено получать высокотемпературное тепло, осуществляя химическую реакцию щелочного металла с водой и реакцию окисления водорода, образующегося в этой реакции.

Сформулированы и решены уравнения дивергенции электрического и магнитного поля.

Математическое отношение гармонической скорости света к гармонической скорости звука.

Интенсивность детонации и силу взрывной волны можно повысить магнитным полем определенного направления.

Английские физики сумели поймать электрический импульс, излученный одной-единственной клеткой.

Что есть наше тело и сама наша жизнь, как не полотно магнитного поля, непрерывно ткущееся Его Величеством Временем?.