Электродинамика сплошных сред. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления 011800.62 «Радиофизика», очная форма обучения (стр. 3 )

Планирование самостоятельной работы студентов

№	Модули и темы	Виды СРС	Неделя семестра	Объем часов	Кол-во баллов
обязательные	дополнительные
Модуль 1
1.1	1.Уравнения Максвелла. Усреднение плотности зарядов.	1. Работа с учебной литературой. 2. Выполнение домашнего задания 3. Проработка лекций		1-2	3	0-5
1.2	2.Усреднение плотности токов. Возможные приближения.	1. Работа с учебной литературой. 2. Выполнение домашнего задания 3. Проработка лекций		2-3	3	0-10
1.3	3.Общие свойства уравнений Максвелла.	1. Работа с учебной литературой. 2. Выполнение домашнего задания 3. Проработка лекций		4	2	0-12
	Всего по модулю 1:	27	0-27
Модуль 2
2.1	4.Граничные условия.	1. Работа с учебной литературой. 2. Выполнение домашнего задания 3. Проработка лекций		5	2	0-6
2.2	5.Электростатика диэлектриков и проводников.	1. Работа с учебной литературой. 2. Выполнение домашнего задания 3. Проработка лекций		6-7	4	0-9
2.3	6.Магнитное поле в среде	1. Работа с учебной литературой. 2. Выполнение домашнего задания 3. Проработка лекций		8-9	4	0-9
	Всего по модулю 2:	24	0-24
Модуль 3
3.1	7.Квазистационарное приближение.	1. Работа с учебной литературой. 2. Выполнение домашнего задания 3. Проработка лекций		10-11	4	0-8
3.2	8.Электромагнитные волны в сплошных однородных средах	1. Работа с учебной литературой. 2. Выполнение домашнего задания 3. Проработка лекций		12-15	8	0-8
	9.Элементы магнитной гидродинамики.	1. Работа с учебной литературой. 2. Выполнение домашнего задания 3. Проработка лекций		16-17	4	0-5
	Всего по модулю 3:	21	0-21
	ИТОГО:	72	0-72

1.  Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами

№ п/п	Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин	Темы дисциплины необходимые для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1.	Квантовая теория					+	+
2.	Физика конденсированного состояния		+	+	+	+	+	+	+
3.	Термодинамика					+	+
4.	Статистическая физика	+	+				+			+
5.	Физика атома, ядра и элементарных частиц		+	+		+			+	+
6.	Спецкурсы			+		+	+		+	+

2.  Содержание дисциплины.

1.Уравнения Максвелла. Усреднение плотности зарядов.

2.Усреднение плотности токов. Возможные приближения.

3.Общие свойства уравнений Максвелла.

Всего

4.Граничные условия.

5.Электростатика диэлектриков и проводников.

6.Магнитное поле в среде

Всего

7.Квазистационарное приближение.

8.Электромагнитные волны в сплошных однородных средах

9.Элементы магнитной гидродинамики.

Тема 1. Уравнения Максвелла. Усреднение плотности зарядов. Рассматриваются усреднение микроскопических уравнений Максвелла:

- основные положения усреднения уравнений;

- типы сред;

- усреднение зарядовой плотности;

Тема 2. Усреднение плотности токов. Возможные приближения. Рассматриваются усреднение плотности токов и возможные варианты записи уравнений Максвелла:

- усреднение плотности тока;

- некоторые варианты усреднения уравнений Максвелла.

Тема 3. Общие свойства уравнений Максвелла. Рассматриваются общие свойства равнений Максвелла:

- законы сохранения энергии и импульса;

- потенциалы электромагнитного поля.

Тема 4. Граничные условия. Рассматриваются граничные условия для полей в случае кусочно – однородных сред

- граничные условия для напряженности и индукции электрического и магнитного полей.

Тема 5. Электростатика диэлектриков и проводников. Рассматривается статическое приближение для электрического поля в различных средах:

- электростатическое поле в диэлектриках. Уравнение Пуассона. Теорема Гаусса.

- проводники в электрическом поле.

Тема 6. Магнитное поле в среде. Рассматривается магнитное поле в среде:

- магнитные характеристики сред, закон Био - Савара;

- диамагнетизм, парамагнетизм и ферромагнетизм.

Тема 7 Квазистационарное приближение. Рассматривается квазистационарное приближение:

- условия квазистационарного приближения;

- глубина проникновения электромагнитного поля;

- скин – эффект.

Тема 8. Электромагнитные волны в сплошных однородных средах. Рассматриваются электромагнитные волны в сплошных однородных средах:

- функция диэлектрической проницаемости;

- показатели преломления и поглощения электромагнитного поля в среде;

- соотношения Крамерса - Кронига.

Тема 9. Элементы магнитной гидродинамики. Рассматривается идеальная проводящая плазма:

- уравнения для идеальной проводящей плазмы в электромагнитном поле;

- некоторые следствия магнитной гидродинамики.

Планы семинарских занятий.

Тема 1. Усреднение плотности зарядов и токов. (2 часа).

Тема 2. Электростатика диэлектриков и проводников. (6 часов).

Тема 3. Магнитное поле в среде. (5 часов).

Тема 4. Квазистационарное приближение. (2 часа).

Тема 5. Электромагнитные волны в сплошных однородных средах. (2 часа).

Учебно - методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины (модуля).

Примерные задания для контрольной работы

1.  Внутри бесконечного цилиндра, однородно заряженного с объемной плотностью r, имеется незаряженная цилиндрическая полость. Расстояние между параллельными осями цилиндра и полости равно L . Найти напряженность электрического поля внутри полости.

2.  Найти потенциал и напряженность электрического поля на оси плоского кольца, равномерно заряженного с поверхностной плотностью s

3.  ( внутренний радиус кольца R1 , внешний R2) . Рассмотреть предельные случаи: а) поле плоского диска R1 ® 0;

4.  б) поле заряженной плоскости R1 ® 0 , R2 ® ¥ .

5.  Заряд q однородно заполняет объем шара радиуса R . Найти индукцию магнитного поля в центре шара, если последний вращается вокруг своего диаметра с постоянной угловой скоростью . Во сколько раз изменится магнитное поле в центре шара, если заряд q равномерно распределить по его поверхности.

6.  Точечный заряд расположен на границе раздела двух однородных бесконечных диэлектриков с проницаемостями и . Найти напряженность, индукцию и потенциал электрического поля.

7.  Точечный заряд q находится в вакууме на расстоянии a от плоской границы бесконечно протяженного проводника. Найти потенциал, напряженность электрического поля, а также силу,

8.  Однородный шар радиуса a с диэлектрической проницаемостью погружен в однородный неограниченный диэлектрик . На большом расстоянии от шара в диэлектрике имеется однородное электрическое поле E0. Найти потенциал и напряженность электрического поля во всем пространстве, а также распределение связанных зарядов на шаре, его поляризованность.

9.  Пространство между обкладками сферического конденсатора частично заполнено диэлектриком, расположенным внутри телесного с вершиной в центре обкладок. Радиусы обкладок и . Проницаемость диэлектрика . Найти емкость конденсатора.

Примерные вопросы к экзамену

1. Макроскопическое усреднение уравнений Максвелла.

2. Диэлектрики. Усреднение плотности заряда. Поляризация среды.

3. Усреднение плотности тока.

4. Система уравнений Максвелла в среде. Материальные уравнения.

5. Другие формы записи уравнений Максвелла.

6. Граничные условия для кусочно – однородных сред.

7. Возможные приближения для системы уравнений Максвелла.

8. Закон сохранения энергии для электромагнитного поля в среде без дисперсии.

9. Электростатика проводников. Граничные условия.

10. Полная энергия электростатического поля заряженных проводников.

11. Связь между потенциалами и зарядами проводников. Коэффициенты связи.

12. Силы, действующие на проводник во внешнем электростатическом поле.

13. Проводник в однородном внешнем электростатическом поле.

14. Метод решения задач электростатики с применением теоремы Гаусса.

15. Метод изображений.

16. Заряд вблизи шарового проводника.

17. Уравнение Лапласа в сферических координатах.

18. Разложение потенциала точечного заряда по мультиполям.

19. Проводящий шар в диэлектрике в поле точечного заряда.

20. Диэлектрик во внешнем электростатическом поле.

21. Энергия диэлектрика во внешнем электростатическом поле.

22. Силы, действующие на бесконечно малую плоскость, проведенную внутри диэлектрической среды.

23. Объемные силы, действующие в диэлектрике.

24. Магнитная энергия системы контуров с токами.

25. Взаимодействие контуров с токами.

26. Магнитное поле в веществе.

27. Диамагнетизм.

28. Парамагнетизм.

29. Ферромагнетизм.

30 Силы в магнитном поле.

31. Уравнение квазистационарного поля. Затухание ЭМП в проводнике.

32. Глубина проникновения электромагнитного поля в проводник.

33. Уравнение для электромагнитного поля в однородной среде.

34. Анализ функции диэлектрической проницаемости.

35. Дисперсия электромагнитного поля в веществе.

36. Соотношение Крамерса - Кронига.

37. Основные уравнения магнитной гидродинамики.

38. Некоторые следствия теории магнитной гидродинамики.

_____________________________________________________________________________

3. Образовательные технологии.

____________________________________________________________________________________

В соответствии с требованиями ФГОС при реализации различных видов учебной работы в процессе изучения дисциплины «Электродинамика» предусматривается использование в учебном процессе следующих активных и интерактивных форм проведения занятий:

·  лекции;

·  практические занятия;

·  семинарские занятия.

4.  Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля).

9.1. Основная литература:

1. , Лифшиц поля. Учебное пособие. М. Наука 1с.
2. , Лифшиц сплошных сред. Учебное пособие. М. Наука. 1с.
3. Тамм теории электричества. Учебное пособие М. Наука. 19с.
4. , Топтыгин задач по электродинамике. Учебное пособие. М. Наука. 19с.
5. , Яппа . Учебное пособие. М. Наука. 19с.

6. , , Топтыгин электродинамика. Учебное пособие. . 20с.

7. , . Современная электродинамика, части 1 и 2. Учебное пособие. Москва-Ижевск: НИЦ «регулярная и хаотическая динамика», 2005, 736 стр.

_______________________________________________________________________

9.2. Дополнительная литература:

1. , Рыбаков . Учебное пособие. Высшая школа. 19с.

2. , Туров электродинамики материальных сред. Учебное пособие. М. Наука, Физматлит. 20с.

_____________________________________________________________________

5.  Технические средства и материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля).

Лекционная аудитория с мультимедийным оборудованием, компьютерный класс для практических занятий, лекционная аудитория.