- •Часть II. Электричество и магнетизм.
- •Цель обучения
- •Содержание лекционного курса «Электричество и магнетизм» Семестр 3
- •Раздел 1. Электростатика /1а, 1б, 2б, 3б, 4б, 6б, 7б/
- •1.1. Предмет классической электродинамики. Электрическое поле. Напряженность электрического поля.
- •1.2. Основные уравнения электростатики в вакууме.
- •1.3. Электростатическое поле в диэлектриках.
- •1.4. Проводники в электростатическом поле. Конденсаторы. Энергия электрического поля.
- •Раздел 2. Постоянный электрический ток /1а, 1б, 2б, 3б, 4б, 6б, 7б/
- •2.1. Постоянный электрический ток.
- •2.2. Основы классической теории электропроводности металлов.
- •2.3. Электрический ток в различных средах.
- •Раздел 3. Магнитное поле постоянного тока. /1а, 1б, 2б, 3б, 4б, 7б, 8б/
- •Раздел 4. Квазистационарные электромагнитные поля. Электромагнитные колебания и волны /2а, 1б, 2б, 3б, 5б, 7б, 8б/
- •4.4. Общие свойства и характеристики волновых процессов.
- •Лекция 1 Предмет классической электродинамики. Электрическое поле. Напряженность электрического поля.
- •1. Электростатика
- •1.1. Электрические заряды. Способы получения зарядов. Закон сохранения электрического заряда.
- •1.2. Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Применение закона Кулона для расчета сил взаимодействия протяженных заряженных тел.
- •1.3. Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции электрических полей.
- •Лекция 2 Основные уравнения электростатики в вакууме.
- •1.4. Поток вектора напряженности электрического поля. Теорема Гаусса.
- •Применение теоремы Гаусса для расчета электрических полей.
- •Работа сил поля по перемещению заряда. Потенциал и разность потенциалов электрического поля.
- •1.7. Связь между напряженностью и потенциалом электрического поля. Градиент потенциала. Теорема о циркуляции электрического поля.
- •1.8. Эквипотенциальные линии и поверхности и их свойства.
- •1.9. Потенциалы простейших электрических полей.
- •Лекция 3 Электростатическое поле в диэлектриках.
- •1.10. Поляризация диэлектриков. Свободные и связанные заряды. Основные виды поляризации диэлектриков.
- •2) Деформационная или электронная поляризация (неполярные диэлектрики).
- •3) Ионная поляризация (кристаллы).
- •4) Сегнетоэлектрики и пироэлектрики.
- •1.11. Вектор поляризации и вектор электрической индукции.
- •1.12. Напряженность электрического поля в диэлектрике.
- •Лекция 4 Проводники в электростатическом поле. Конденсаторы. Энергия электрического поля.
- •1 .15. Равновесное распределение зарядов на проводниках.
- •1.16. Электроемкость проводников. Конденсаторы.
- •1.17. Вычисление емкости простых конденсаторов.
- •1.18. Соединение конденсаторов.
- •1) Последовательное соединение.
- •2) Параллельное соединение.
- •1.19. Энергия системы неподвижных точечных зарядов.
- •1.20. Энергия заряженного проводника и заряженного конденсатора.
- •1.21. Энергия электростатического поля.
- •Лекция 5
- •2. Постоянный электрический ток
- •2.1. Характеристики тока. Сила и плотность тока. Падение потенциала вдоль проводника с током.
- •2.2. Закон Ома для однородного участка цепи. Сопротивление проводников.
- •2.3. Дифференциальная форма закона Ома.
- •2.4. Сторонние силы. Эдс источника тока. Закон Ома для неоднородного участка цепи и для замкнутой цепи.
- •Напряжение на зажимах источника тока.
- •2.6. Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа.
- •2.8. Работа и мощность постоянного тока. Закон Джоуля – Ленца.
- •2.9. Кпд источника тока.
- •Лекция 6 Основы классической теории электропроводности металлов.
- •2.10. Природа носителей тока в металлах.
- •2.11. Основные положения классической электронной теории проводимости металлов Друде – Лоренца.
- •2.12. Вывод законов Ома, Джоуля-Ленца и Видемана-Франца на основе теории Друде-Лоренца.
- •2.13. Затруднения классической теории электропроводности металлов. Сверхпроводимость металлов. Открытие высокотемпературной сверхпроводимости.
- •Лекция 7 Электрический ток в различных средах.
- •2.14. Электрический ток в электролитах. Законы электролиза Фарадея.
- •2.15. Электропроводность газов. Основные виды газового разряда. Плазма.
- •2.16. Электрический ток в вакууме. Работа выхода электрона из металла. Явление термоэлектронной эмиссии.
- •Лекция 8
- •3. Магнитостатика
- •Постоянное магнитное поле.
- •3.1. Взаимодействие проводников с током. Закон Ампера.
- •3.2. Закон Био-Савара-Лапласа. Принцип суперпозиции магнитных полей.
- •Лекция 9 Контур с током в магнитном поле.
- •3.4. Магнитный момент тока.
- •3.5. Магнитное поле на оси кругового витка с током.
- •3.6. Момент сил, действующих на контур с током в магнитном поле.
- •3.7. Энергия контура с током в магнитном поле.
- •3.8. Контур с током в неоднородном магнитном поле.
- •3.9. Работа, совершаемая при перемещении контура с током в магнитном поле.
- •Лекция 10 Основные уравнения магнитостатики в вакууме.
- •3.10. Поток вектора магнитной индукции. Теорема Гаусса в магнитостатике. Вихревой характер магнитного поля.
- •3.11. Теорема о циркуляции магнитного поля. Магнитное напряжение.
- •3.12. Магнитное поле соленоида и тороида.
- •1) Магнитное поле на оси прямого длинного соленоида.
- •2) Магнитное поле на оси тороида.
|
Кафедра Физики
Учебно-методический комплекс по дисциплине
Физика
Часть II
Электричество и магнетизм
Москва 2007г. |
Часть II. Электричество и магнетизм.
-
Цель обучения
Научить современным методам физического исследования на основе знаний универсальных законов электромагнитного поля, законов постоянного тока, электромагнитных колебаний и волн. Сформировать навыки решения прикладных задач, умение выделять и моделировать конкретное физическое содержание в прикладных задачах будущей профессиональной деятельности. Сформировать навыки проведения физического эксперимента, использования современного физического оборудования и компьютерных методов обработки результатов.
Содержание лекционного курса «Электричество и магнетизм» Семестр 3
(34 часа)
Раздел 1. Электростатика /1а, 1б, 2б, 3б, 4б, 6б, 7б/
(8 часов)
1.1. Предмет классической электродинамики. Электрическое поле. Напряженность электрического поля.
Предмет классической электродинамики и границы ее применимости. Два рода электрических зарядов, их дискретность. Кварки. Закон сохранения электрического заряда. Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Системы единиц. Напряженность электрического поля. Линии напряженности. Принцип суперпозиции электрических полей.
1.2. Основные уравнения электростатики в вакууме.
Описание свойств векторных полей. Поток вектора напряженности электрического поля в вакууме (теорема Гаусса). Вычисление полей протяженных заряженных тел с помощью теоремы Гаусса. Работа сил электростатического поля. Циркуляция электростатического поля. Потенциал электростатического поля. Градиент потенциала. Эквипотенциальные линии и поверхности. Связь напряженности и потенциала. Диполь. Электрическое поле системы точечных зарядов на больших расстояниях. Основные уравнения электростатики в вакууме.
1.3. Электростатическое поле в диэлектриках.
Диполь во внешнем электростатическом поле. Энергия диполя во внешнем электростатическом поле. Полярные и неполярные молекулы. Поляризация диэлектриков. Вектор поляризации. Поле внутри диэлектрика. Вектор электрического смещения. Диэлектрическая восприимчивость и диэлектрическая проницаемость вещества. Теорема Гаусса для электростатического поля в диэлектриках. Граничные условия на поверхности раздела двух диэлектриков. Сегнетоэлектрики и пироэлектрики.
1.4. Проводники в электростатическом поле. Конденсаторы. Энергия электрического поля.
Идеальный проводник в электростатическом поле. Поверхностные заряды. Поле внутри проводника. Электростатическая защита. Граничные условия на поверхности раздела проводника с вакуумом, проводника с диэлектриком. Электроемкость уединенного проводника и взаимная емкость системы проводников. Конденсаторы. Емкость конденсатора. Энергия взаимодействия электрических зарядов. Энергия системы заряженных проводников. Энергия заряженного конденсатора. Плотность энергии электрического поля.
Раздел 2. Постоянный электрический ток /1а, 1б, 2б, 3б, 4б, 6б, 7б/
(6 часов)
2.1. Постоянный электрический ток.
Условия существования тока. Электродвижущая сила. Источники ЭДС. Закон Ома для участка цепи в интегральной и дифференциальной формах. Закон Ома для замкнутой цепи. Работа и мощность постоянного тока. Закон Джоуля - Ленца в интегральной и дифференциальной формах. Закон сохранения энергии для замкнутой электрической цепи. Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа.