Й СЕМЕСТР
ЭЛЕКТРОДИНАМИКА. ВОЛНЫ. ОПТИКА.
МОДУЛЬ 4
ЭЛЕКТРОСТАТИКА. ПОСТОЯННЫЙ ТОК
Содержание модуля 4. ЭЛЕКТРОСТАТИКА. ПОСТОЯННЫЙ ТОК
(6 час.), УЗ [1], 2; номера компетенций ОК –1, ПК – 1
3.4.1 Наименование тем лекций, их содержание и объём в часах
Тема 10. Электрическое поле и его силовые характеристики(2 час.)
Электрическое поле. Напряженность и потенциал электростатического поля. Принцип суперпозиции электрических полей. Связь потенциала с напряженностью электростатического поля.
Распределенные заряды. Поток вектора напряженности электростатического поля. Теорема Гаусса для электростатического поля в вакууме в интегральной и дифференциальной формах. Применение теоремы Гаусса к расчету электростатических полей, созданных распределенными зарядами.
Циркуляция вектора напряженности электростатического поля. Теорема о циркуляции вектора напряженности электростатического поля в интегральной и дифференциальной формах. Основные уравнения электростатики в вакууме.
Тема 11. Электрическое поле в веществе(2 час.)
Электрический диполь, поле диполя. Поведение диполя во внешнем электрическом поле. Диэлектрики. Поляризация диэлектрика и её виды. Вектор поляризации (поляризованность). Свободные и связанные заряды. Плоский конденсатор с диэлектриком. Электрическое смещение как вспомогательная характеристика при описании поля в диэлектрике.
Тема 12. Характеристики и законы постоянного тока. ЭДС источника тока. Правила Кирхгофа (2 час.)
Постоянный электрический ток. Характеристики тока: сила тока, плотность тока. Условия существования постоянного тока. Уравнение непрерывности. Законы Ома и Джоуля-Ленца в интегральной и дифференциальной (локальной) формах.
Сторонние силы. Электродвижущая сила. Правила Кирхгофа. Алгоритм применения правил Кирхгофа к разветвленным цепям.
Самостоятельное изучение
Тема 10. Электрический заряд и его свойства. Закон Кулона. Работа по перемещению заряда в электростатическом поле. Расчет потенциала полей простейших симметрий: плоских и цилиндрических. Применение теоремы Гаусса к расчету полей простейших симметрий: плоских и цилиндрических, сферических.
Поле заряженного проводника. Электроёмкость. Конденсаторы. Электроёмкость плоского, сферического и цилиндрического конденсатора.
Энергия системы точечных зарядов. Энергия заряженного уединенного проводника. Энергия электрического поля. Объёмная плотность энергии электростатического поля. – 4,8 час.
Тема 11. Диэлектрическая восприимчивость и проницаемость. Сегнетоэлектрики. Поведение электрического поля вблизи границы раздела двух диэлектриков. Граничные условия.– 2 час.
Тема 12. Носители электрического тока в металлах, электролитах, газах и полупроводниках. Классическая электронная теория электропроводности. Затруднения классической теории электропроводности металлов. – 1 час.
МОДУЛЬ 5
ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ
3.5. Содержание модуля 5. ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ. (6 час.), УЗ [2], 2; номера компетенций ОК –1, ПК – 1
3.5.1 Наименование тем лекций, их содержание и объём в часах
Тема 13. Основные уравнения магнитостатики в вакууме (2 час)
Магнитное поле и его природа. Магнитная индукция. Принцип суперпозиции для индукции магнитного поля. Закон Био-Савара-Лапласа. Магнитный поток. Теорема Гаусса для индукции магнитного поля в интегральной и дифференциальной формах. Магнитный момент кругового тока. Теорема о циркуляции вектора индукции магнитного поля в интегральной и дифференциальной формах. Основные уравнения магнитостатики в вакууме.
Тема 14. Основные уравнения магнитостатики в веществе (2 час)
Магнитное поле в веществе. Гипотеза Ампера. Круговые молекулярные токи. Вектор намагничивания (намагниченность). Связь вектора намагничивания с плотностью молекулярных токов. Магнитная восприимчивость и магнитная проницаемость. Классификация магнетиков.
Закон полного тока (теорема о циркуляции вектора напряженности магнитного поля в интегральной и дифференциальной формах). Применение теоремы о циркуляции напряженности магнитного поля к расчёту поля соленоида и тороида. Основные уравнения магнитостатики в веществе в интегральной и дифференциальной формах.
Тема 15. Уравнения Максвелла (2 час)
Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея для ЭДС индукции. Правило Ленца.
Ток смещения. Система уравнений Максвелла как обобщение экспериментальных законов Кулона, Био-Савара-Лапласа, Фарадея. Система уравнений Максвелла в интегральной и дифференциальной формах.
Самостоятельное изучение дисциплины
Тема 13. Силовое действие магнитного поля, сила Лоренца. Движение заряженных частиц в электрическом и магнитном полях.
Сила, действующая на проводник с током, помещенным в магнитное поле, сила Ампера. Взаимодействие параллельных проводников с током. Закон Ампера.
Контур с током в магнитном поле. Магнитный момент контура с током. Момент сил, действующий на контур с током.
Применение закона Био-Савара-Лапласа для расчета полей прямого и кругового токов. – 1,5 час.
Тема 14. Магнитомеханические явления. Гиромагнитное отношение. Собственные и индуцированные магнитные моменты атомов. Парамагнетики, диамагнетики, ферромагнетики и их основные свойства. – 0,8 час.
Тема 15. Фарадеевская и максвелловская трактовки явления электромагнитной индукции. Токи Фуко. Явления самоиндукции и взаимоиндукции. Индуктивность. Индуктивность соленоида. Токи при замыкании и размыкании электрической цепи.
Относительность электрических и магнитных полей.
Энергия магнитная поля. Плотность энергии магнитного поля. – 2,5 час.
МОДУЛЬ 6
КОЛЕБАНИЯ. ВОЛНЫ. ОПТИКА
3.6. Содержание модуля 5. КОЛЕБАНИЯ. ВОЛНЫ. ОПТИКА. (6 час.), УЗ [3], 2; номера компетенций ОК –1, ПК – 2
3.6.1 Наименование тем лекций, их содержание и объём в часах
Тема 16. Гармонические осцилляторы – 2.час.
Свободные колебания. Гармонические колебания. Модель гармонического осциллятора. Примеры гармонических осцилляторов: пружинный, физический и математический маятники, колебательный контур. Дифференциальное уравнение гармонических колебаний. Энергия гармонического осциллятора.
Свободные затухающие механические и электрические колебания. Дифференциальное уравнение затухающих колебаний и его решение. Коэффициент затухания. Логарифмический декремент затухания. Время релаксации.
Вынужденные колебания гармонического осциллятора под действием синусоидальной силы. Добротность колебательной системы. Резонанс.
Тема 17. Волновые процессы. Упругие и электромагнитные волны. Интерференция волн. – 2 час.
Волновое движение. Плоская синусоидальная волна. Упругие волны. Бегущие и стоячие волны. Одномерное волновое уравнение.
Плоские электромагнитные волны и их свойства. Групповая и фазовая скорости, дисперсия.
Интерференция волн. Понятие когерентности. Принцип суперпозиции для волн. Интерференция в тонких пленках. Полосы равной толщины и равного наклона.
Тема 18. Д ифракция волн. Поляризация. – 2 час.
Дифракция волн. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Дифракция Френеля; дифракция на круглом отверстии. Дифракция Фраунгофера; дифракция на прямой щели и на множестве параллельных щелей. Дифракционная решетка.
Естественный и поляризованный свет. Поляризация света. Поляризация при отражении и преломлении на границе двух диэлектриков. Закон Брюстера. Закон Малюса.
