УДК 530

М 15

Максимов С.М.

М 15 Адаптивный курс физики Ч. 2. Магнетизм, оптика, атомная и ядерная физика: учеб. пособие/ С.М. Максимов, Н.В. Пруцакова, В.С. Ковалева, И.В. Мардасова. - Ростов н/Д: Издатель­ский центр ДГТУ, 2013 - 92 с.

Учебное пособие содержит опорные конспекты и образцы решения задач по указанным разделам элементарного курса физики. Пособие предназначено для студентов первого курса ДГТУ всех технических специальностей и имеет целью помощь в переходе от школьного к вузовскому курсу общей физики.

УДК 530

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Донского государственного технического университета

Научный редактор

доктор технических наук, профессор В.С. Кунаков

© С.М. Максимов, Н.В. Пруцакова,

В.С. Ковалева, И.В. Мардасова, 2013 © Издательский центр ДГТУ, 2013

ПРОГРАММА адаптивного курса по физике (часть 2) для студентов, начинающих изучение курса общей физики в ДГТУ

Магнитное поле

1. Взаимодействие магнитов. Взаимодействие проводников с током. Магнитное поле. Опыт Эрстеда (источник магнитного поля – движущиеся электрические заряды).

2. Действие магнитного поля на проводник с током, на контур с током и на движущийся электрический заряд.

3. Силовая характеристика магнитного поля – вектор магнитной индукции . Единица измерения.

4. Сила Лоренца. Правило левой руки для определения направления силы Лоренца. 5. Сила Ампера. Правило левой руки для определения направления силы Ампера.

Электромагнитная индукция (эми)

1. Явление ЭМИ. Опыты Фарадея.

2. Магнитный поток. Скорость изменения магнитного потока.

3. Основной закон электромагнитной индукции. Правило Ленца.

4. Самоиндукция. Индуктивность (физический смысл). Основной закон ЭМИ для самоиндукции. 5. Энергия магнитного поля.

Электромагнитные колебания

1. Колебательный контур (LC - контур). Свободные электромагнитные колебания. Формула Томсона для периода колебаний в LC – контуре.

2. Вынужденные электромагнитные колебания. Резонанс напряжений.

3. Переменный ток. Реактивные сопротивления (емкостное и индуктивное). Полное сопротивление в цепи переменного тока (импеданс цепи). Закон Ома для цепи переменного тока.

4. Амплитудное и эффективное значение тока и напряжения в цепи переменного тока.

5. Электромагнитные волны. Шкала электромагнитных волн. Скорость распространения электромагнитных волн.

Волновая оптика

1. Свет – электромагнитная волна. Диапазон световых волн (длины волн различных цветов от красного до фиолетового). Белый свет.

2. Прямолинейное распространение света.

3. Законы отражения света. Построение изображений в плоском зеркале.

4. Законы преломления света. Физический смысл показателя преломления. Практические способы определения показателя преломления.

5. Полное внутреннее отражение. Связь показателя преломления и угла полного внутреннего отражения.

6. Линзы. Собирающие и рассеивающие линзы. Оптическая сила линзы.

7. Построение изображений в тонких линзах. Действительное и мнимое изображение. Применение формулы линзы для каждого конкретного случая построения изображения.

8. Оптические приборы (фотоаппарат, проекционный аппарат, лупа). Глаз как оптическая система. Исправление дальнозоркости и близорукости с помощью очков.

9. Монохроматичность и когерентность световых волн. Интерференция света. Условие усиления и ослабления интенсивности света в результате наложения световых волн одного направления.

10. Дифракция света. Дифракция света на примере дифракционной решетки. Формула дифракционной решетки. Почему дифракционная решетка разлагает белый свет в спектр?

Основы специальной теории относительности (сто)

1. Инвариантность скорости света. Постулаты теории относительности (постулаты Эйнштейна) .

2. Полная энергия в СТО.

3. Связь массы и энергии. Энергия покоя.

4. Масса, длина и время в СТО в зависимости от скорости перемещения.

Квантовая физика

1. Гипотеза Макса Планка о квантах электромагнитного излучения.

2. Внешний фотоэффект. Опыты Столетова.

3. Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта.

4. Фотоны. Энергия фотона. Импульс фотона.

5. Гипотеза де Бройля о волновых свойствах частиц. Корпускулярно – волновой дуализм.

6. Дифракция электронов.

Физика атома

1. Планетарная модель атома.

2. Постулаты Бора.

3. Линейчатые спектры (спектры излучения).

4. Лазер (как источник монохроматического излучения).

Физика атомного ядра

1. Радиоактивность. Альфа - распад (- распад), бета - распад (- распад), гамма - излучение (- излучение).

2. Закон радиоактивного распада.

3. Нуклонная модель ядра. Ядерные силы. Заряд ядра. Массовое число.

4. Дефект массы. Удельная энергия связи нуклонов в ядре.

5. Ядерные реакции. Деление и синтез ядер.

1. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ

1.1. Действие электрического тока на магнитную стрелку

Практическое и научное значение магнетизма и электромагнетизма трудно переоценить. Магнитные свойства вещества и электромагнитные явления используются настолько широко, что трудно назвать область науки и техники, где бы они не находили применения (счетно-решающие устройства, радиотехника, телевидение, медицина, энергетика и др.). Бытует ошибочное мнение, что магнитными свойствами обладают лишь железо и небольшая группа веществ (ферромагнетиков), способных намагничиваться. В действительности магнетизм – общее свойство веществ, все тела в этой или иной степени обладают магнитными свойствами.

Интенсивное развитие учения о магнетизме началось после открытия Эрстедом (Дания, 1820 г) магнитного действия электрического тока.

Опытным путем Эрстедом было установлено, что после пропускания электрического тока по проводнику магнитная стрелка, ранее расположенная вдоль него (рис. 1,а), стремится повернуться перпендикулярно проводнику (рис.1,б).

Рис. 1. Опыт Эрстеда: действие электрического тока на магнитную стрелку.

При изменении направления тока стрелка поворачивается аналогичным образом, однако северный и южный полюса магнитной стрелки меняются местами.

Вывод: протекающий по проводнику электрический ток (т.е. движущиеся электрические заряды) каким-то образом взаимодействует с магнитной стрелкой, заставляя ее менять ориентацию в пространстве. Естественным становится желание проверить, а не взаимодействуют ли между собой проводники, по которым течет электрический ток?