- •Федеральное агентство по рыболовству федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "мурманский государственный технический университет"
- •Часть 2. "Электричество и магнетизм. Колебания и волны"
- •Оглавление
- •Введение
- •Тематический план
- •Рекомендуемая литература Основная
- •Рекомендуемая литература к лабораторным занятиям
- •Содержание программы и методические указания к изучению тем дисциплины
- •Раздел 1. Электричество и магнетизм
- •Тема 1. Электростатическое поле и его характеристики
- •Вопросы и задачи для самопроверки
- •Тема 2. Теорема Остроградского - Гаусса для электростатического поля в вакууме
- •Вопросы и задачи для самопроверки
- •Тема 3. Диэлектрики в электростатическом поле
- •Вопросы и задачи для самопроверки
- •Тема 4. Проводники в электростатическом поле. Энергия электростатического поля
- •Вопросы и задачи для самопроверки
- •Тема 5. Постоянный электрический ток
- •Вопросы и задачи для самопроверки
- •Тема 6. Электронные и ионные явления
- •Вопросы и задачи для самопроверки
- •Тема 7. Магнитостатика в вакууме
- •Вопросы и задачи для самопроверки
- •Тема 8. Магнитостатика в веществе
- •Вопросы и задачи для самопроверки
- •Тема 9. Электромагнитная индукция
- •Вопросы и задачи для самопроверки
- •Тема 10. Связь электрического и магнитного полей. Обобщения теории Максвелла. Принцип относительности в электродинамике.
- •Вопросы и задачи для самопроверки
- •Раздел 2. Колебания и волны
- •Тема 11. Кинематика гармонических колебаний
- •Вопросы и задачи для самопроверки
- •Тема 12. Механические и электромагнитные гармонические колебания
- •Вопросы и задачи для самопроверки
- •Тема 13. Затухающие и вынужденные колебания
- •Вопросы и задачи для самопроверки
- •Тема 14. Механические волны
- •Вопросы и задачи для самопроверки
- •Тема 15. Электромагнитные волны
- •Вопросы и задачи для самопроверки
- •Демонстрационные варианты контрольных работ Контрольная работа 1 по разделу "электричество и магнетизм" Вариант 1
- •Вариант 2
- •Вариант 3
- •Вариант 4
- •Контрольная работа 2 по разделАм "колебания и волны" Вариант 1
- •Вариант 2
- •Вариант 3
- •Вариант 4
- •Вопросы теоретического курса по разделам "электричество и магнетизм", "колебания и волны"
- •Использованная литература
Тема 10. Связь электрического и магнитного полей. Обобщения теории Максвелла. Принцип относительности в электродинамике.
Обобщения теории Максвелла. Вихревое электрическое поле. Ток смещения. Система уравнений Максвелла в интегральной и дифференциальной формах. Принцип относительности в электродинамике. Относительность разделения электромагнитного поля на электрическое и магнитное поля.
Курсант должен знать:
Обобщением каких законов электростатики и электромагнетизма является теория Максвелла для электромагнитного поля.
Что является причиной возникновения вихревого электрического поля, и чем оно отличается от электростатического поля.
Чему равна циркуляция вихревого электрического поля.
Что такое ток смещения и чему равна плотность тока смещения.
Как записать обобщенную теорему о циркуляции вектора напряженности магнитного поля.
Как записать полную систему уравнений Максвелла в интегральной и дифференциальной формах.
Как формулируется принцип относительности в электродинамике.
Какие выводы можно сделать на основе теории Максвелла.
Вопросы и задачи для самопроверки
От чего зависит ток смещения, и какой опыт подтверждает наличие магнитного поля тока смещения?
Удовлетворяет ли ток смещения закону Джоуля – Ленца?
Поясните принцип действия бетатрона.
Литература основная: [1], [3] – [7], [9] - [12], [17], [18], дополнительная: [14], [16], [19] - [23].
Раздел 2. Колебания и волны
Тема 11. Кинематика гармонических колебаний
Гармонические колебания и их основные характеристики. Векторные диаграммы. Сложение колебаний. Биения. Фигуры Лиссажу. Сложное колебание и его гармонический спектр. Энергия колебательного движения.
Курсант должен знать:
Что называют колебаниями. Какие колебания являются гармоническими.
Что такое амплитуда, частота, период, круговая частота и фаза гармонических колебаний.
Как графически изображаются гармонические колебания.
Чему равна скорость и ускорение гармонически колеблющейся точки.
Чему равны кинетическая и потенциальная энергии колебательного движения.
Как записывается дифференциальное уравнение гармонических колебаний и его решение.
Что называют биениями.
Как образуются фигуры Лиссажу.
Что понимают под спектром колебаний.
Курсант должен уметь: 1) строить векторные диаграммы гармонических колебаний; 2) выводить выражения для кинетической и потенциальной энергии материальной точки, совершающей гармонические колебания.
Вопросы и задачи для самопроверки
Гармонические колебания происходит по закону s = 0,5 sin(300t + 1). Определить амплитуду, частоту, период и начальную фазу колебания.
Тело массой m = 0,02 кг совершает гармоническое колебание с амплитудой 0,05 м и частотой 10 с-1, начальная фаза колебания равна нулю. Определить полную энергию колеблющегося тела и написать уравнение гармонического колебания.
Материальная точка массой m = 10 г совершает гармонические колебания с периодом Т = 1 с. Начальная фаза колебаний φ0 = 30˚. Определить амплитуду колебаний, максимальные скорость и ускорение колеблющейся точки, если максимальная кинетическая энергия равна 0,02 Дж.
Груз, подвешенный на пружине, колеблется с амплитудой 3 см. Определить жесткость пружины, если максимальная кинетическая энергия колеблющегося груза равна 0,5 Дж.
Амплитуда гармонического колебания, совершаемого телом массой m = 20 г, равна 5 см, период 0,1 с. Найти скорость в начальный момент времени и полную энергию тела.
Определить амплитуду и начальную фазу результирующего колебания, возникающего при сложении двух колебаний одинаковых направления и периода: х1 = А1 sin ωt и х2 = А2 sin ω(t + τ), где А1 = А2 = 1 см; ω = с-1; τ = 0,5 с. Найти уравнение результирующего колебания.
Складываются два взаимно перпендикулярных колебания, выражаемых уравнениями х = А1 sin ωt и y = A2 cos ω(t + τ), где А1 = 2 см, А2 = 1 см, ω = с-1, τ = 0,5 с. Найти уравнение траектории и построить ее, показав направление движения.
Литература основная: [1] – [13], [17], [18], дополнительная: [14], [15], [19] – [23].