- •Курс лекций
- •Содержание
- •Введение
- •1 Механическое движение и его виды
- •1 Механическое движение и его виды
- •2 Кинематика поступательного движения
- •3 Кинематика вращательного движения
- •4 Связь между угловыми и линейными величинами
- •Контрольные вопросы
- •1 Динамические характеристики поступательного движения
- •2 Законы Ньютона
- •3 Динамические характеристики вращательного движения
- •Моменты инерции некоторых тел
- •4 Основной закон динамики вращательного движения
- •5 Аналогия формул поступательного и вращательного движений
- •Основные характеристики и формулы кинематики
- •Контрольные вопросы
- •1 Понятие симметрии. Теорема Нетер
- •2 Закон сохранения импульса
- •3 Момент импульса. Закон сохранения момента импульса
- •4 Работа, мощность, энергия
- •5 Закон сохранения энергии
- •Контрольные вопросы
- •1 Принципы относительности Галилея и Эйнштейна
- •2 Понятие о специальной теории относительности
- •3 Основной закон релятивисткой динамики материальной точки
- •4 Закон взаимосвязи массы и энергии
- •Контрольные вопросы
- •Молекулярно-кинетическая теория идеальных газов
- •1 Основные положения молекулярно – кинетической теории
- •2 Опытные законы идеального газа. Уравнение состояния
- •3 Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеальных газов
- •4 Распределение Максвелла
- •5 Барометрическая формула. Распределение Больцмана
- •Контрольные вопросы
- •Основы равновесной термодинамики
- •1 Внутренняя энергия тела и идеального газа
- •2 Работа газа при изменении его объема
- •3 Первое начало термодинамики
- •4 Второе начало термодинамики
- •5 Тепловые двигатели и их кпд
- •Контрольные вопросы
- •Элементы неравновесной термодинамики
- •1 Энтропия как мера беспорядка в системе. Статистический смысл второго начала термодинамики
- •2 Третье начало термодинамики
- •3 Изменение энтропии в открытых системах
- •4 Понятие о самоорганизации
- •5 Примеры самоорганизации в природе
- •Контрольные вопросы
- •Сформулируйте расширенный вариант второго закона термодинамики для открытых систем.
- •Электростатическое поле
- •2 Электростатическое поле и его характеристики
- •3 Теорема Гаусса для электростатического поля в вакууме
- •4 Циркуляция вектора напряженности электростатического поля
- •6 Энергия электростатического поля
- •Контрольные вопросы
- •1 Магнитное поле
- •2 Силы Ампера и Лоренца
- •3 Закон Био – Савара – Лапласа. Простейшие случаи расчета магнитных полей
- •4 Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле
- •Контрольные вопросы
- •1 Явление электромагнитной индукции
- •Явления самоиндукции и взаимной индукции
- •3 Магнитное поле в веществе
- •4 Теорема о циркуляции для магнитного поля
- •5 Энергия магнитного поля
- •Контрольные вопросы
- •2 Ток смещения
- •3 Уравнение Максвелла для электромагнитного поля
- •Контрольные вопросы
- •1 Свободные гармонические колебания
- •1 Свободные гармонические колебания
- •2 Затухающие и вынужденные колебания
- •3 Волны
- •4 Электромагнитные волны
- •Контрольные вопросы
- •Волновые свойства электромагнитного излучения
- •1 Развитие представлений и природе света
- •2 Интерференция света и методы ее наблюдения
- •1 Метод Юнга
- •2 Зеркало Ллойда
- •3 Интерференция в тонких пленках
- •3 Дифракция электромагнитных волн
- •4 Поляризация света
- •Контрольные вопросы
- •Квантовые свойства электромагнитного излучения
- •1 Тепловое излучение. Гипотеза Планка
- •2 Фотоэффект и его применение
- •3 Давление света. Фотоны
- •4 Эффект Комптона
- •5 Единство волновых и корпускулярных свойств электромагнитного излучения
- •Контрольные вопросы
- •1 Гипотеза де Бройля. Корпускулярно волновой дуализм как универсальное свойство материи
- •2 Соотношение неопределенностей
- •3 Волновая функция и ее статистический смысл
- •4 Уравнение Шредингера и его решения для ряда простейших случаев
- •1 Движение свободной частицы
- •2 Частица в одномерной прямоугольной «потенциальной яме» с бесконечно высокими стенками
- •Контрольные вопросы
- •1 Развитие представлений о строении атома
- •2 Атом водорода в квантовой механике
- •3 Многоэлектронные атомы
- •4 Атомное ядро
- •5 Радиоактивность. Радиоактивные излучения
- •Контрольные вопросы
- •Современная физическая картина мира
- •1 Агрегатные состояния вещества
- •2 Кристаллы и их симметрия. Дефекты в кристаллах
- •3 Понятие о зонной теории твердых тел
- •4 Проводимость твердых тел. Проводники, полупроводники и диэлектрики
- •Контрольные вопросы
- •2 Частицы и античастицы
- •3 Элементарные частицы и их классификация. Понятие о кварках
- •1 Основные типы физических взаимодействий в природе
- •2 Частицы и античастицы
- •3 Элементарные частицы и их классификация. Понятие о кварках
- •4 Современная физическая картина мира
- •Контрольные вопросы
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Перечень ключевых слов
Контрольные вопросы
Дайте определения порядка и хаоса. В чем заключается физический смысл энтропии?
Сформулируйте второе начало термодинамики. В чем заключается его статистический смысл? Запишите неравенство Клаузиуса.
Сформулируйте третье начало термодинамики.
Сформулируйте расширенный вариант второго закона термодинамики для открытых систем.
Поясните понятия внутренней релаксации, времени релаксации. Что такое локальное равновесие?
Сформулируйте принцип Ле Шателье. Приведите примеры.
Какое явление называется самоорганизацией? Сформулируйте общий смысл комплекса синергетических идей.
По каким направлениям развивается в настоящее время теория самоорганизации?
При выполнении каких условий система способна к самоорганизации?
Приведите примеры открытых, неравновесных и нелинейных систем.
Дайте определения отрицательной и положительной обратной связи. Приведите примеры систем с отрицательной и положительной обратной связью.
Что такое точка бифуркации? Какие процессы приводят систему в эту точку?
Приведите примеры самоорганизации в живой и неживой природе.
Модуль 3 Электричество и магнетизм
Лекция № 8 Полевая форма существования материи.
Электростатическое поле
1 Вещество и поле
2 Электростатическое поле и его характеристики
3 Теорема Гаусса для электростатического поля в вакууме
4 Циркуляция вектора напряженности электростатического поля
5 Электрическое поле в веществе
6 Энергия электростатического поля
1 Вещество и поле
Формами существования материи являются вещество, поле и физический вакуум. Под веществом обычно понимают различные частицы и тела, которым присуща масса покоя. Поле (физическое) – форма материи, связывающая частицы вещества в единые системы и передающая с конечной скоростью действие одних частиц (тел) на другие. Различают гравитационное, электростатическое, магнитное, электромагнитное поля, поле сильных взаимодействий и другие. Гравитационное поле передает притяжение между массами, электростатическое – между неподвижными зарядами и т.д. Подробно эти вопросы будут изложены в следующих параграфах.
После работ Ньютона и триумфа закона всемирного тяготения в науке утвердилась концепция дальнодействия. Согласно этой концепции взаимодействие между телами осуществляется непосредственно через пустое пространство и происходит мгновенно. Считалось, что перемещение Земли должно сразу же приводить к изменению силы тяготения, действующей на Луну.
Открытие и исследование электромагнитного поля привело к другим представлениям о передаче взаимодействия. Было установлено, что перемещение одной заряженной частицы приводит к изменению сил, действующих на другие частицы не мгновенно, а с некоторым запаздыванием. Каждая заряженная электрическая частица создает вокруг себя электромагнитное поле, действующее на другие заряженные частицы. Другими словами, взаимодействие передается через посредника – электромагнитное поле, распространяющееся в пространстве с конечной скоростью. Скорость распространения электромагнитного поля равна скорости света. Позднее эти представления распространили на любые другие взаимодействия, возникла новая концепция близкодействия. Согласно этой концепции взаимодействие между любыми объектами осуществляется посредством тех или иных полей, которые распространяются в пространстве с конечной скоростью.