Электрические и магнитные свойства вещества
Электрические свойства полярного атома (молекулы) описываются с помощью электрического диполя. Электрический момент диполя
где 
– вектор, проведенный от отрицательного к положительному заряду.
Напряженность электрического поля на оси диполя
Напряженность электрического поля в точке, лежащей на перпендикуляре к плечу диполя, восстановленном из его середины
Потенциал электрического поля диполя в точке, лежащей на оси диполя
Момент сил, действующий на диполь в электрическом поле
Вектор поляризации диэлектрика 
где 
– дипольный момент 
-ой молекулы; 
– объем диэлектрика.
Вектор поляризации неполярного диэлектрика
где 
– диэлектрическая восприимчивость диэлектрика 
; 
где 
– поляризуемость молекулы; 
– концентрация молекул.
Диэлектрическая восприимчивость полярного диэлектрика в слабом электрическом поле
где – концентрация молекул; 
– дипольный момент -ой молекулы; 
– постоянная Больцмана; 
– температура.
Вектор поляризации диэлектрика связан с поверхностной плотностью поляризационных зарядов 
где 
– проекция вектора поляризации на вектор нормали 
к рассматриваемому участку поверхности диэлектрика.
Связь диэлектрической проницаемости 
с диэлектрической восприимчивостью
Закон Ома для металлов
где 
– плотность тока; – удельная проводимость; 
– напряженность электрического поля.
Закон Джоуля – Ленца
где 
– объемная плотность тепловой мощности.
Удельная электрическая проводимость
где 
– заряд и масса электрона; 
– концентрация электронов; 
– длина свободного пробега; 
– скорость теплового движения электронов.
Магнитный момент электрона (магнетон Бора)
где – заряд и масса электрона; 
– постоянная Планка.
Орбитальный магнитный момент электрона
где 
– сила тока орбитального движения электрона; 
– площадь орбиты.
Модуль орбитального момента электрона
Орбитальный магнитный момент атома
где 
– число электронов в атоме.
Вектор намагниченного вещества 
где 
– магнитный момент -ой молекулы; – объем магнетика.
Вектор напряженности магнитного поля
где 
– относительная магнитная проницаемость.
где – магнитная восприимчивость среды.
Для диамагнитных веществ (инертные газы, медь, золото серебро)
Для парамагнитных веществ (щелочные металлы, 
)
| Задание 5.1 | |
| Для неполярного диэлектрика справедливы утверждения: | |
| Варианты ответов: | |
| 1) | дипольные моменты молекул диэлектрика в отсутствие внешнего электрического поля равны нулю. |
| 2) | поляризованность диэлектрика прямо пропорциональна напряженности электрического поля. |
| 3) | диэлектрическая восприимчивость диэлектрика обратно пропорциональна температуре. |
| Задание 5.2 | |
| Для полярного диэлектрика справедливы утверждения: | |
| Варианты ответов: | |
| 1) | дипольные моменты молекул диэлектрика в отсутствие внешнего электрического поля равны нулю. |
| 2) | образец диэлектрика в неоднородном внешнем электрическом поле втягивается в область более сильного поля. |
| 3) | диэлектрическая восприимчивость диэлектрика обратно пропорциональна температуре. |
| Задание 5.3 | |
| При помещении полярного диэлектрика в электростатическое поле… | |
| Варианты ответов: | |
| 1) | индуцируются электрические дипольные моменты атомов, компенсирующие электрические дипольные моменты молекул; вектор поляризации образца равен нулю |
| 2) | происходит ориентация электрических дипольных моментов молекул; вектор поляризации образца совпадает по направлению с вектором напряженности внешнего электрического поля |
| 3) | происходит ориентация электрических дипольных моментов молекул; вектор поляризации образца антипараллелен направлению вектора напряженности внешнего электрического поля |
| 4) | индуцируются электрические дипольные моменты атомов, совпадающие по направлению электрическими дипольными моментами молекул; вектор поляризации образца антипараллелен направлению вектора напряженности внешнего электрического поля |
| Задание 5.4 | ||||
На рисунке представлены графики зависимости модуля вектора поляризации образца диэлектрика  от напряженности электрического поля  . Указать график соответствующий зависимости  для неполярных диэлектриков. |  | |||
| Варианты ответов: | ||||
| 1) | 2) | |||
| 3) | 4) | |||
| Задание 5.5 | ||||
На рисунке представлены графики зависимости диэлектрической восприимчивости  от температуры. Укажите график соответствующий зависимости  для полярных диэлектриков. |  | |||
| Варианты ответов: | ||||
| 1) | 2) | |||
| 3) | ||||
| Задание 5.6 | |
| Для сегнетоэлектрика справедливы утверждения: | |
| Варианты ответов: | |
| 1) | в определенном температурном интервале имеет место самопроизвольная поляризация образца в отсутствие внешнего электрического поля. |
| 2) | диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектрика зависит от напряженности электрического поля. |
| 3) | в отсутствии внешнего электрического поля дипольные электрические моменты доменов равны нулю. |
| Задание 5.7 | ||||
| На рисунке представлены графики зависимости модуля вектора поляризации образца диэлектрика от напряженности электрического поля . Укажите график соответствующий зависимости для сегнетоэлектриков. |  | |||
| Варианты ответов: | ||||
| 1) | 2) | |||
| 3) | 4) | |||
| Задание 5.8 | ||||
| На рисунке представлены графики зависимости диэлектрической восприимчивости от температуры. Укажите график соответствующий зависимости для сегнетоэлектриков. |  | |||
| Варианты ответов: | ||||
| 1) | 2) | |||
| 3) | 4) | |||
| Задание 5.9 | |||
Напряженность электрического поля между пластинками конденсатора равна  . Если пространство между пластинками заполнить титанитом бария, то напряженность электрического поля будет равна  . Определить диэлектрическую проницаемость титанита бария. | |||
| Варианты ответов: | |||
| 1) | 2) |  | |
| 3) |  | 4) |
| Задание 5.10 | |
| Вещество является парамагнетиком, если… | |
| Варианты ответов: | |
| 1) | домены вещества переориентируются во внешнем магнитном поле; |
| 2) | относительная магнитная проницаемость равна единице; вещество не намагничивается во внешнем магнитном поле; |
| 3) | относительная магнитная проницаемость меньше единицы; вещество намагничивается в направлении, противоположном вектору индукции внешнего магнитного поля; |
| 4) | относительная магнитная проницаемость больше единицы; вещество намагничивается в направлении, параллельном вектору индукции внешнего магнитного поля; |
| 5) | относительная магнитная проницаемость много больше единицы; вещество намагничивается в направлении, параллельном вектору индукции внешнего магнитного поля. |
| Задание 5.11 | |
| При помещении парамагнетика в стационарное магнитное поле… | |
| Варианты ответов: | |
| 1) | у атомов индуцируются магнитные моменты; вектор намагниченности образца направлен по направлению вектора индукции внешнего магнитного поля. |
| 2) | происходит ориентация магнитных моментов атомов; вектор намагниченности образца направлен по направлению вектора индукции внешнего магнитного поля. |
| 3) | происходит ориентация магнитных моментов атомов; вектор намагниченности образца направлен антипараллельно вектору индукции внешнего магнитного поля. |
| 4) | у атомов индуцируются магнитные моменты; вектор намагниченности образца антипараллелен вектору индукции внешнего магнитного поля. |
| Задание 5.12 | ||||
На рисунке представлены графики зависимости магнитной восприимчивости от температуры для разных магнитных веществ. Укажите график соответствующий зависимости  для парамагнетика график. |  | |||
| Варианты ответов: | ||||
| 1) | 2) | |||
| 3) | ||||
| Задание 5.13 | |
| Для парамагнетика справедливы утверждения: | |
| Варианты ответов: | |
| 1) | магнитный момент молекул в отсутствие внешнего магнитного поля отличен от нуля. |
| 2) | парамагнетик намагничивается в направлении вектора индукции внешнего магнитного поля. |
| 3) | магнитная восприимчивость не зависит от температуры. |
| Задание 5.14 | |
| Вещество является однородным изотропным диамагнетиком, если… | |
| Варианты ответов: | |
| 1) | магнитная восприимчивость мала, вектор намагниченности образца антипараллелен вектору напряженности внешнего магнитного поля. |
| 2) | магнитная восприимчивость мала, вектор намагниченности образца направлен в ту же сторону, что и вектор напряженности внешнего магнитного поля. |
| 3) | магнитная восприимчивость велика, вектор намагниченности образца антипараллелен вектору напряженности внешнего магнитного поля. |
| 4) | вещество не реагирует на наличие магнитного поля. |
| 5) | магнитная восприимчивость велика, вектор намагниченности образца направлен в ту же сторону, что и вектор напряженности внешнего магнитного поля. |
| Задание 5.15 | |
| Для диамагнетика справедливы утверждения: | |
| Варианты ответов: | |
| 1) | в отсутствие внешнего магнитного поля магнитный момент молекул равен нулю. |
| 2) | вектор намагниченности образца диамагнетика антипараллелен вектору индукции внешнего магнитного поля. |
| 3) | магнитная проницаемость диамагнетика обратно пропорциональна температуре. |
| Задание 5.16 | |
| При помещении диамагнетика в стационарное магнитное поле… | |
| Варианты ответов: | |
| 1) | происходит ориентация магнитных моментов атомов; вектор намагниченности образца направлен по направлению вектора индукции внешнего магнитного поля. |
| 2) | у атомов индуцируются магнитные моменты; вектор намагниченности образца направлен по направлению вектора индукции внешнего магнитного поля. |
| 3) | происходит ориентация магнитных моментов атомов; вектор намагниченности образца антипараллелен вектору индукции внешнего магнитного поля. |
| 4) | у атомов индуцируются магнитные моменты; вектор намагниченности образца антипараллелен вектору индукции внешнего магнитного поля. |
| Задание 5.17 | ||||
| На рисунке представлены графики зависимости магнитной восприимчивости от температуры для разных магнитных веществ. Укажите график соответствующий зависимости для диамагнетика. |  | |||
| Варианты ответов: | ||||
| 1) | 2) | |||
| 3) | ||||
| Задание 5.18 | |
| Для ферромагнетика справедливы утверждения: | |
| Варианты ответов: | |
| 1) | при увеличении напряженности внешнего магнитного поля намагниченность образца достигает насыщения. |
| 2) | магнитная проницаемость зависит от напряженности внешнего магнитного поля. |
| 3) | при отсутствии внешнего магнитного поля магнитные моменты каждого домена равны нулю. |
| Задание 5.19 | ||||
На рисунке представлены графики зависимости модуля вектора намагниченности образца от напряженности магнитного поля  . Укажите график соответствующий зависимости  для ферромагнетика. |  | |||
| Варианты ответов: | ||||
| 1) | 2) | |||
| 3) | 4) | |||
| Задание 5.20 | ||||
На рисунке показана зависимость модуля вектора индукции магнитного поля  в ферромагнетике от модуля вектора напряженности  внешнего магнитного поля. Участок  соответствует… |  | |||
| Варианты ответов: | ||||
| 1) | коэрцитивной силе ферромагнетика. | 2) | магнитной индукции ферромагнетика. | |
| 3) | остаточной магнитной индукции ферромагнетика. | 4) | остаточной намагниченности ферромагнетика. | |
| Задание 5.21 | ||||
| На рисунке показана зависимость модуля вектора индукции магнитного поля в ферромагнетике от модуля вектора напряженности внешнего магнитного поля. Участок соответствует… |  | |||
| Варианты ответов: | ||||
| 1) | магнитной индукции насыщения ферромагнетика | 2) | остаточной намагниченности ферромагнетика. | |
| 3) | остаточной магнитной индукции ферромагнетика. | 4) | коэрцитивной силе ферромагнетика. | |
| Задание 5.22 | |||
Температура Кюри для железа составляет  С. При температуре  С железо является… | |||
| Варианты ответов: | |||
| 1) | ферромагнетиком | 2) | парамагнетиком |
| 3) | диамагнетиком | 4) | диэлектриком |
| Задание 5.23 | ||||
| На рисунке представлены графики зависимости магнитной восприимчивости от температуры для разных магнитных веществ. Укажите график соответствующий зависимости для ферромагнетика. |  | |||
| Варианты ответов: | ||||
| 1) | 2) | |||
| 3) | ||||
| Задание 5.24 | ||||
| На рисунке представлены графики зависимости модуля вектора намагниченности образца от напряженности магнитного поля . Укажите график соответствующий зависимости для парамагнетика. |  | |||
| Варианты ответов: | ||||
| 1) | 2) | |||
| 3) | 4) | |||
| Задание 5.25 | |||
| Индуцированный магнитный момент возникает во внешнем магнитном поле у атомов и молекул… | |||
| Варианты ответов: | |||
| 1) | всех магнетиков | 2) | парамагнетиков |
| 3) | диамагнетиков |
| Задание 5.26 | ||||
| На рисунке показана зависимость магнитной проницаемости вещества от напряженности внешнего магнитного поля. Такая зависимость характерна для… |  | |||
| Варианты ответов: | ||||
| 1) | диамагнетика | 2) | ферромагнетика | |
| 3) | любого магнетика | 4) | парамагнетика | |
| Задание 5.27 | |
| Вещество является ферромагнетиком, если… | |
| Варианты ответов: | |
| 1) | магнитная проницаемость равна единице, вещество не намагничивается во внешнем магнитном поле. |
| 2) | магнитная проницаемость меньше единицы, вещество намагничивается во внешнем магнитном поле в направлении, противоположному вектору индукции. |
| 3) | магнитная проницаемость больше единицы, вещество намагничивается во внешнем магнитном поле в направлении, параллельном вектору магнитной индукции. |
| 4) | магнитная проницаемость много больше единицы, вещество сильно намагничивается во внешнем магнитном поле в направлении, параллельном вектору магнитной индукции. |
| Задание 5.28 | |
| Магнитные домены это… | |
| Варианты ответов: | |
| 1) | микрокристаллы, из которых состоят ферромагнитные тела (поликристаллы); |
| 2) | микроскопические области спонтанного намагничивания; |
| 3) | макроскопические области спонтанного намагничивания. |
| Задание 5.29 | |||
Температура Кюри для железа равна  . При температуре  железо является… | |||
| Варианты ответов: | |||
| 1) | ферромагнетиком | 2) | парамагнетиком |
| 3) | диамагнетиком | 4) | диэлектриком |
| Задание 5.30 | |
| Ферромагнетикам характерны следующие свойства: | |
| Варианты ответов: | |
| 1) | они намагничены в отсутствие магнитного поля; |
| 2) | для каждого ферромагнетика существует определенная температура (температура Кюри), выше которой вещество становится парамагнетиком; |
| 3) | вектор намагниченности вещества нелинейно зависит от вектора напряженности магнитного поля . |
Ответы
| Номер задания | Номер раздела | ||||
| 1, 2 | |||||
| 2, 3 | |||||
| 1, 2 | |||||
| 2, 4 | 1, 2 | ||||
| 1, 2 | |||||
| 1, 2 | |||||
| 1, 2 | |||||
| 1, 2 | |||||
| 1, 2 | |||||
| 1, 3 | 1, 2 | ||||
| 1, 3 | |||||
| 1, 2, 3 | |||||
| 1, 3 |
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Волков, В.Н. Физика. В 3 т. Т. 2 / В.Н. Волков, Г.И. Рыбакова, М.Н. Шипко; Иван. гос. энерг. ун-т. – Иваново, 1993.
2. Зисман, Г.А. Курс общей физики. В 3 т. Т. 2 / Г.А. Зисман, О.М. Тодес. – М: Наука, 1974.
3. Савельев, И.В. Курс общей физики. В 3 т. Т. 2 / И.В. Савельев. – М.: Наука, 1988.
4. Иродов, И.Е.Курс физики. В 3 т. Т. 2 / И.Е. Иродов, Л.Л. Детлаф, В.М. Яворский, Л.Б. Милковская. – М.: Высш. шк., 1973 
1979.
5. Иродов, И.Е. Задачи по общей физике. / И.Е. Иродов. – М.: Наука, 1979.
6. Сивухин, Д.В. Общий курс физики. В 5 т. Т. 3 / Д.В.Сивухин. – М.: Наука, 1977 – 1980.
7. Рыбакова, Г.И.Сборник задач по общему курсу физики. / Г.И. Рыбакова – М.: Высш. шк., 1981.
8. Волькенштейн, В.С. Сборник задач по общему курсу физики. / В.С.Волькенштейн, – М.: Наука, 1979.
9. Чертов, А.Г.Задачник по физике. / А.Г. Чертов, А.А. Воробьев, М.Ф. Федоров. – М.: Высш. шк., 1981.