- •Курс лекцій з фізики
- •I. Фізичні основи механіки…………………………………………………….18
- •II. Електростатика…………………………………………………………….....47
- •III. Постійний електричний струм………………………………………..77
- •IV. Електромагнетизм………………………………………………………….…91
- •V. Коливання та хвилі……………………………………………...…122
- •VI. Хвильова оптика……………………………………………….…150
- •VII. Ядерна фізика…………………………………………………….244
- •VIII. Основи молекулярної фізики і термодинаміки……………...261
- •IX. Фізика твердого тіла………………………………………..…283
- •Змістовний модуль № 1
- •Вступна лекція
- •Роль фізики у розвитку техніки та вплив техніки на розвиток фізики
- •I. Фізичні основи механіки
- •Механічний рухполягає в зміні з часом взаємного розташування тіл, або їх частин у просторі.
- •1. Основи кінематики поступального руху
- •В). Циліндрично-полярні координати ρ, φ, z.
- •Якщо траекторія – пряма лінія , то такий рух називають прямолінійним, а якщо крива – криволінійним. Найпростішим прикладом криволінійного руху є рух матаеріальної точки по колу :
- •2. Основи кінематики обертального руху
- •3. Абсолютні і відносні швидкості та прискорення
- •І закон Ньютона
- •Іі закон Ньютона
- •III закон Ньютона
- •5. Закон збереження імпульсу
- •6. Рух тіла із змінною масою. Реактивний рух
- •Імпульс системи
- •7. Центр мас. Закон руху центра мас
- •Одержана формула виражає закон руху центра мас
- •7.1. Сили інерції
- •Приклади руху тіл у нісв
- •8.1 Момент сили та момент імпульса
- •Напрям вектора визначається за правилом векторного добутку.
- •Проекція вектора на довільну вісьZ, що проходить через точку о , називаєтьсямоментом сили відносно цієї осі :
- •8.2 Рівняння моментів
- •8.3 Момент інерції тіла відносно осі обертання
- •8.4 Рівняння динаміки обертального руху
- •8.5 Закон збереження момента імпульса
- •9. Пружні напруження. Закон Гука. Деформація стрижнів
- •10. Робота. Енергія
- •10.1 Кінетична енергія Знайдемо роботу , яку виконує силапри переміщенні матеріальної точки масоюmіз положення 1 в положення 2.
- •10.3 Закон збереження механічної енергії
- •10.4 Кінетична енергія тіла при обертальному русі
- •11. Рівняння руху та рівноваги твердого тіла
- •Іі. Електростатика
- •15. Закон збереження електричного заряду. Електричне поле. Напруженість електричного поля
- •16. Потік вектора напруженості.
- •17. Теорема Остроградського-Ґаусса
- •18. Застосування теореми Остроградського-Ґаусса до розрахунку напруженості електростатичних полів
- •20. Напруженість як градієнт потенціалу
- •Розглянемо випадок переміщення одиничного додатнього точкового заряду q iз точки 1 в точку 2 вздовж осі X.
- •17. Провідники у електростатичному полі
- •Явище перерозподілу поверхневих зарядів на провіднику у зовнішньому електростатичному полі називається електростатичною індукцією, а перерозподілені заряди –індукованими зарядами.
- •17.1 Електрична ємність
- •17.2 Взаємна електроємність
- •18. Енергія зарядженого відокремленого провідника, конденсатора. Енергія електростатичного поля. Об’ємна густина енергії
- •19. Діелектрики у електростатичному полі
- •19.1 Типи діелектриків. Електронна і орієнтаційна поляризація
- •19.2 Неполярні діелектрики. Електронна поляризація
- •19.3 Полярні діелектрики. Дипольна, або орієнтаційна поляризація
- •19.4 Іонні діелектрики. Іонна поляризація
- •20. Механічні ефекти в діелектриках. Електрострикція та п’єзоефект. Сегнотелектрики.
- •22.Закон Ома у диференціальній формі
- •23. Закон Джоуля-Лєнца
- •24. Закон Ома у інтегральній формі
- •25. Розрахунок параметрів електричних кіл
- •26. Електричний струм у вакуумі
- •27. Робота виходу електронів з металу. Контактна різниця потенціалів
- •28. Термоелектричні явища
- •29. Електричний струм у газах
- •29.1. Типи газових розрядів:
- •IV. Електромагнетизм
- •Якщо контур зі струмом повернути на 90°від рівноважного положення, то на нього буде діяти максимальний обертальний моментМmax.
- •31. Закон Біо-Савара-Лапласа
- •32. Закон повного струму для магнітного поля у вакуумі. Вихровий характер магнітного поля
- •Якщо контур не охоплює провідник зі струмом, то
- •33. Cила Лоренца
- •34. Контур зі струмом у магнітному колі
- •35. Магнітний потік. Теорема Остроградського-Ґаусса
- •36. Робота переміщення провідника і контуру зі струмом у магнітному полі
- •Матеріал для самостійної роботи
- •37. Магнітні моменти атомів. Намагніченість. Атоми в магнітному полі
- •39. Магнітне поле в речовині. Закон повного струму для магнітного поля в речовині. Напруженість магнітного поля
- •40. Феромагнетики
- •41. Явище електромагнітної індукції. Закон Ленца. Закон електромагнітної індукції (закон Фарадея)
- •42. Явище самоіндукції. Індуктивність
- •43. Явище взаємної індукції
- •44. Енергія магнітного поля
- •Змістовний модуль 4
- •V.Коливання та хвилі
- •45. Гармонічні коливання. Диференціальне рівняння гармонічних коливань
- •46. Вільні електромагнітні коливання
- •Графік залежності хвід часу наведено на рис.1
- •48. Диференціальне рівняння вимушених коливань і його розв’язок. Резонанс
- •49. Вимушені коливання у електромагнітному коливальному контурі. Кола змінного струму. Закон Ома
- •50. Резонанс напруг
- •51. Розгалуження змінних струмів.
- •54. Інтерференція хвиль. Рівняння стоячої хвилі
- •55.Звукові хвилі та їх властивості. Ефект Допплера.
- •Ефект Допплера
- •56. Основи теорії Максвелла для електромагнітного поля. Струм зміщення
- •57. Рівняння Максвелла для електромагнітного поля
- •58. Основні властивості електромагнітних хвиль
- •Змістовний модуль 8
- •Vіii. Основи молекулярної фізики і термодинаміки
- •99. Статистичний і термодинамічний
- •100. Рівняння молекулярно-кінетичної теорії ідеального газу для тиску
- •101. Середня кінетична енергія
- •102. Розподіл Максвелла молекул
- •103. Барометрична формула. Розподіл Больцмана частинок у зовнішньому потенціальному полі
- •104. Закон рівномірного розподілу енергії за ступенями вільності молекул
- •105. Перший закон термодинаміки. Робота газу при зміні його об'єму
- •106. Теплоємність. Класична молекулярно-кінетична теорія теплоємностей ідеального газу та її обмеженість.
- •107. Застосування першого закону термодинаміки до ізопроцесів
- •108. Адіабатний процес. Застосування першого закону термодинаміки до адіабатного процесу ідеального газу
- •109. Коловий процес. Теплові двигуни і холодильні машини. Оборотні і необоротні процеси
- •110. Цикл Карно і його коефіцієнт корисної дії для ідеального газу
- •111. Другий закон термодинаміки
- •112. Ентропія. Ентропія ідеального газу
- •113. Теорема Нернста та її наслідки
- •Іх. Фізика твердого тіла
- •114. Поняття про квантові статистики Бозе – Ейнштейна і Фермі - Дірака
- •115. Розподіл електронів провідності в металі за енергіями. Енергія Фермі
- •116. Енергетичні зони в кристалах
- •117. Розподіл електронів по енергетичних зонах. Валентна зона і зона провідності. Метали, діелектрики і напівпровідники
- •118. Власна провідність напівпровідників
- •119. Домішкова провідність напівпровідників
- •121. Люмінесценція твердих тіл
- •123.Рідкі кристали
Курс лекцій з фізики
За вимогами кредитно-модульної системи для спеціальностей 6.050701 «Електротехніка та електротехнології», 6.100101 «Енергетика та електротехнічні системи в
агропромисловому комплексі»
Перелік змістовних модулів та тем лекцій
Змістовний модуль 4
Гармонічні коливання та хвилі
Тема 4.1. Гармонічні коливання. Вільні затухаючі коливання
Тема 4.2. Вимушені механічні та електромагнітні коливання
Тема 4.3. Електричні кола змінного струму. Закон Ома для змінiного струму.Резонанс напруг та резонанс струмів. Потужність
Тема 4.4. Механізм утворення та поширення механічних коливань.
Тема 4.5. Звукові хвилі та їх властивості. Ефект Доплера
Змістовний модуль 5
Електромагнітні хвилі. Світлові хвилі та їх хвильові властивості
Тема 5.1. Електромагнітні хвилі та їх характеристика.
Тема 5.2. Світло. Інтерференція світла у тонких плівках. Інтерфероменти.
Тема 5.3. Дифракція світла. Прості задачі дифракції. Голографія.
Тема 5.4 Поглинання та розсіювання світла. Поляризація світла.
Змістовний модуль 6
Квантові властивості світла
Тема 6.1. Фотони. Зовнішній фотоефект. Ефект Комптона.
Тема 6.2. Квантова теорія випромінювання. Принцип роботи квантового генератора. Перші лазери.
Тема 6.3. Теплове рівноважне випромінювання та його закони.
Тема 6.4. Корпускулярно-хвильовий дуалізм. Гіпотеза Луї-де-Бройля. Основне рівняння квантової механіки.
Тема 6.5. Рух вільної частини у прямокутній потенціальній ямі. Електрон у воднеподібному атомі. Принцип Паулі.
Змістовий модуль 7
Фізика атомного ядра
Тема 7.1. Будова ядра. Ядерні сили. Дефект мас.
Тема 7.2. Явище радіоактивності.
Тема 7.3. Ядерні реакції.
Тема 7.4. Реакція поділу. Ланцюгова реакція поділу. Атомний реактор.
Тема 7.5 Реакція ядерного синтезу.
Змістовний модуль 8
Молекулярна фізика та термодинаміка
Тема 8.1. Рівняння стану термодинамічної системи. Основне рівняння молекулярно-кінетичної' теорії.
Тема 8.2. Перший закон термодинаміки та його застосування до ізопроцесів.
Тема 8.3. Другий закон термодинаміки. Ентропія.
Тема 8.4. Цикл Карно. Теплові машини. Теорема Нернста та її наслідки.
Змістовний модуль 9
Фізика твердого тіла
Тема 9.1. Фазові рівняння та перетворення.
Тема 9.2. Енергетичні зони в кристалах. Розподіл електронів по електричних зонах.
Тема 9.3. Напівпровідники. Власна та домішкова провідність напівпровідників.
Тема 9.4. Явище надпровідності. Високотемпературна надпровідність.
Тема 9.5. Люмінісценція. Рідкі кристали та використання їх властивостей.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
19 |
4. Фізика коливані і хвиль
Роль коливань у техніці. Коливальний рух. Гармонічні коливання. Величини, що характеризують коливальний рух. Векторна діаграма. Ідеальний коливальний контур. |
|
20 |
Вільні затухаючі коливання. Величини, що характеризують затухання. Добротність коливальної системи. |
|
21 |
Вимушені електромагнітні коливання. Амплітуда і фаза при вимушених коливаннях. Резонансні криві. |
|
22 |
Вимушені електромагнітні коливання. Змінний струм. Закон Ома для змінного струму. |
|
23 |
Резонанс напруг. Резонанс струму. Потужність змінного струму. |
|
24 |
Хвилеві процеси. Хвилі. Плоска гармонічна хвиля.Біжучі і стоячі хвилі.Фазова швидкість, довжина хвилі, хвильове число.Хвильове рівняння. |
|
25 |
Основи теорії електромагнітного поля. Електромагнітні хвилі та їх характеристика. Світло. |
|
26 |
Інтерференція світлових хвиль. Інтерферометри. |
|
27,28 |
Дифракція хвиль. Принцип Гюйгенса-Френеля. Наближення. Дифракція Френеля. Наближення Фраунгофера. Прості задачі дифракції. Дифракція на одній та багатьох щілинах. Дифракційна решітка, як спектральний прилад. Дифракція на круглому отворі. Принцип голографії. |
|
29 |
Поглинання світла. Розсіювання світла. Поляризація хвиль при відбиванні. Елементи кристалооптики. Електрооптичні та магнітооптичні явища. |
|
30
|
5. Квантова фізика
Основні ідеї квантування. Протиріччя класичної фізики. Проблеми випромінювання чорного тіла, фотоефекту, стабільності і розміру атома. Відкриття сталої Планка. |
|
|
Фотони. Енергія і імпульс світлових квантів. Фотоефект. Ефект Комптона. Утворення та анігілляція електронно-позитронних пар. |
|
31 |
Теплове рівноважне випромінювання. |
|
32 |
Квантова теорія випромінювання. Принцип роботи квантового генератора. Перші лазери.
|
|
33,34
|
Корпускулярно-хвильовий дуалізм. Гіпотеза Луї-де-Бройля. Дифракція електронів. Співвідношення невизначеностей. Оцінка основного стану атома водню і енергія нульових коливань. Хвильові властивості мікрочастинок. Набори одночасно вимірних величин. |
|
35
|
Рівняння Шредінгера. Стан мікрочастинки. Хвильова функція і її статистичний зміст. Амплітуда ймовірностей. Стаціонарне рівняння Шредінгера Хвильові функції стаціонарних станів. Частинка в одномірній прямокутній ямі. Електрон у воднеподібному атомі.Прострове квантування. Принцип Паулі. Періодична система Д.І.Менделєєва. |
|
36 |
6. Фізика атомного ядра
Будова атомних ядер. Ядерні сили. Дефект мас. |
|
37 |
Ядерні реакції. Поріг ядерної реакції. |
|
38 |
Явище радіоактивності. Закон радіоактивного перетворення. |
|
|
Реакція поділу. Ланцюгова реакція. Ядерний реактор. Ідея брідерного реактора. |
|
|
Реакція синтезу . Енергія зірок. Керований термоядерний синтез. |
|
39
|
7. Статистична фізика і термодинаміка Статичний та термодинамічний методи. Тепловий рух. Внутрішня енергія. Рівняння стану. |
|
|
Тиск газу з точки зору МКТ. Молекулярно-кінетичний зміст температури. |
|
40 |
Основи термодинаміки. Оборотні і необоротні теплові процеси. Перший закон термодинаміки. |
|
41 |
Другий закон термодинаміки. Цикл Карно. Максимальний КПД теплової машини. Теорема Нернста та її наслідки. |
|
42 |
8. Фізика твердого тіла
Фазові рівняння і перетворення. Умови рівноваги фаз. Фазові діаграми. Критична точка. Потрійна точка. Фазові переходи другого роду. |
|
43 |
Енергетичні закони в кристалах. Розподіл електронів по енергетичних зонах. |
|
44 |
Напівпровідники. Власна та залишкова провідність. |
|
45 |
Явище надпровідності. Високотемпературна надпровідність. |
|
46 |
Люмінісценція. Рідкі кристали. |
Зміст
Вступна лекція. Роль фізики у розвитку техніки_______________________12