Физика (стр. 2 )

Динамика твёрдого тела.

. Момент импульса и момент силы. Уравнение момента импульса. Момент инерции. Теорема Гюйгенса-Штейнера. Мгновенные оси. Сложение вращений. Теорема Эйлера для плоского движения. Кинетическая энергия при плоском движении. Примеры.

. Динамика движения гироскопа (приближенная теория). Неинерциальные системы отсчета. "Абсолютные", переносные и относительные движения. Скорость и ускорение при произвольном движении системы отсчёта. Центростремительное, угловое и Кориолисово ускорение. Влияние вращения Земли на движение тел. Закон Бэра. Примеры.

Элементарная теория линейных колебаний

Свободные колебания. Уравнение движения при наличии сил трения, пропорциональных скорости. Вид решений Декремент затухания. Добротность. Вынужденные колебания. Резонанс. Фазовые соотношения. Вид решений при малых и больших частотах возбуждающей силы. Связь амплитуды колебаний при резонансе с добротностью. Примеры

Специальная теория относительности

. Независимость скорости света от движения источника (опыт Майкельсона и Морли). Принцип относительности Эйнштейна. Относительность одновременности. Сохранение поперечных размеров. Замедление времени, парадокс близнецов. Лоренцево сокращение длины движущихся тел. Примеры.

Преобразования Лоренца. Сложение скоростей. Распространение света от движущегося источника. Преобразование угла светового конуса. Эффект «фары». Примеры.

. Релятивистские импульс и масса. Уравнения движения релятивистской динамики. Связь массы тела с его энергией. Инвариантность массы покоя. Четырех-вектор энергии импульса. Примеры.

. Движение ракеты с постоянным ускорением. Собственное время. Разрешение «парадокса близнецов». Пространство событий. Мировая линия, интервал. Инвариантность при изменении системы отсчёта. Примеры.

4.2. Программа дисциплины Физика, раздел «Электродинамика».

Раздел дисциплины изучается студентами второго курса факультета естественных наук в третьем семестре обучения

Формы контроля

Промежуточный контроль; экзамен, состоящий из двух частей: письменной, устной.

Текущий контроль: контрольные работы,2 задания.

Структура и содержание дисциплины Физика, раздел «Электродинамика».

Трудоемкость дисциплины Физика, раздел «Электродинамика» составляет 84 часа.

№ п/п	Раздел дисциплины	Неделя семестра	Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах)	Форма промежуточ-ной аттестации
Лекции	Семинары	Самостоятельная работа студента
1	Электрическое поле в вакууме. Теорема Гаусса. Электрическое поле в диэлектрике	1	2	2
2	Проводники в поле. Электроемкость.	2	2	2
3	Ток. Электропроводность. Модель свободных электронов, ток в электролитах. Химические источники тока.	3	2	2
4	Мощность. Кпд источника. Ток в газах. Формы разряда.	4	2	2
5	Магнитное поле. Магнитный момент. Теорема Стокса. Магнитное поле в среде. Диамагнетизм, парамагнетизм.	5	2	2	1
6	Электромагнитная индукция. Закон Фарадея.	6	2	2
7	Самоиндукция. Квазистационарные явления. RC, RL цепочки.	7	2	2
8	Гармонический переменный ток. Импеданс цепи.	8	2	2
9	Последовательный, параллельный контуры. Резонанс. Добротность.	9	2	2
10	Распространение волн вдоль длинной линии. Телеграфное уравнение.	10	2	2	1
11	Уравнения Максвелла. Плоская электромагнитная волна. Поляризация	11	2	2
12	Излучение диполя Герца. Модели дипольного излучения. Понятие когерентности. Интерференция вибраторов.	12	2	2
13	Принцип Гюйгенса Френеля. Понятие волнового параметра.	13	2	2
14	Задачи дифракции Френеля, Фраунгофера	14	2	2
15	Отражение и преломление электромагнитных волн на границе раздела сред. Дисперсия. Модель Лорентца. Показатель преломления среды.	15	2	2
16	Волны в анизотропных средах. Нелинейные явления.	16	2	2	1
17	Групповая консультация	18
19	Самостоятельная подготовка обучающегося к экзамену.	18				27
20	Экзамен (письменная часть)	18
21	Экзамен (устная часть)	18
			18	36	3	27

Содержание лекций раздела «Электродинамика»

Электрическое поле.

Закон Кулона. Напряжённость поля. Работа в поле, потенциал, связь с напряжённостью поля, потенциальная энергия. Поле диполя. Диполь во внешнем поле.

Теорема Гаусса в интегральной и дифференциальной формах. Уравнение Пуассона. Примеры использования теоремы Гаусса.

Диэлектрики в поле.

Вектор поляризации, поверхностная плотность связанных зарядов. Диэлектрическая проницаемость и восприимчивость. Силы, действующие на заряд в диэлектрике. Напряжённость поля в диэлектриках. Вектор электростатической индукции. Поле на границе двух сред. «Внутреннее» поле.

Полярные и неполярные молекулы, поляризуемость. Влияние температуры на поляризацию, формула Клаузиуса и Мосотти. Поляризация клеток.

Проводник в электрическом поле.

Скачок поля на поверхности поверхностная плотность свободных зарядов. Электроёмкость. Конденсаторы. Энергия поля плоского конденсатора, плотность энергии, энергия поля в диэлектрике. Энергия электрического поля при дискретном и непрерывном распределении зарядов. Теорема Ирншоу.

Ток. Электропроводность.

Закон Ома. Дифференциальная форма. Уравнение неразрывности. Ток в вакууме, закон 3/2. Ток в металлах, модель свободных электронов. Удельная электропроводность. Закон Джоуля-Ленца. Закон Видемана-Франца.

Квантовые модели электропроводности. Уровень Ферми. Контактная разность потенциалов. Термоэлектрические эффекты Зеебека и Пельтье.

Ток в электролитах.

Диссоциация, Закон Оствальда. Подвижность ионов. Удельная и эквивалентная электропроводности. Электролиз, законы Фарадея. Элементарный электрический заряд. Электрофорез, его применение в медицине. Химические источники электрического тока. Аккумуляторы. Электрическая активность биологических объектов.

Ток в газах.

Несамостоятельный разряд ионизация и рекомбинация. Ток насыщения, лавинная ионизация. Самостоятельный разряд, объёмная и поверхностная ионизация, условие пробоя. Счётчик Гейгера, дуговой разряд, искра.

Магнитное поле.

Элемент тока. Закон Ампера. Магнитная индукция. Закон Био-Саварра-Лапласа. Примеры расчета полей.

Магнитный момент контура с током. Контур с током в магнитном поле, механический момент, энергия магнитного момента в магнитном поле. Магнитный момент движущегося заряда.

Циркуляция вектора магнитной индукции. Теорема Стокса Примеры вычисления полей. Дифференциальная форма теоремы Стокса.

Магнитное поле в веществе.

Молекулярные токи, вектор намагниченности, индуцированное поле, магнитная восприимчивость. Магнитное поле на границе двух сред. Диамагнетизм. Ларморовская прецессия, индуцированный магнитный момент атома. Парамагнетизм. Закон Кюри. Формула Ланжевена. Ферромагнетизм, Закон Кюри-Вейса. Основные особенности поведения ферромагнетиков в магнитном поле. Кривая намагниченности, гистерезис. Магнитно-жесткие и магнитно-мягкие материалы. Точка Кюри.

Электромагнитная индукция.

Закон Фарадея. Циркуляция индуцированного электрического поля. Ток смещения.

Самоиндукция, э. д.с. самоиндукции. Энергия магнитного поля. Взаимная индуктивность, трансформаторы. Условие квазистационарности. Дифференцирующие и интегрирующие RC- и LR-цепочки.

Гармонический переменный ток.

Векторные диаграммы токов закон и напряжений. Закон Ома для переменного тока, импеданс.

Последовательный колебательный контур. Свободные колебания, декремент затухания, добротность, относительные потери энергии. Характерное время затухания колебаний. Вынужденные колебания, зависимость амплитуды колебаний от частоты, резонанс напряжений, поведение резонансной кривой при низких и высоких частотах.

Параллельный колебательный контур. Резонанс токов. Зависимость сопротивления параллельного контура от частоты. Время установления колебаний при резонансе. Соотношение неопределённостей между шириной частотного спектра Δω и временем существования колебания Δτ.

Электромагнитные волны в длинных линиях.