МОСКОВСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М.В.Ломоносова
ФИЗИЧЕСКИЙ
ФАКУЛЬТЕТ КАФЕДРА ОБЩЕЙ ФИЗИКИ
ПЛАН
ИЗУЧЕНИЯ РАЗДЕЛА "ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ' КУРСА ОБЩЕЙ ФИЗИКИ
Москва
2003
назад ПЛАН СЕМИНАРОВ ЛИТЕРАТУРА ПЛАН
ЛЕКЦИЙ
Семинар 1.
Электростатическое поле. Закон
Кулона. Теорема Остроградского - Гаусса.
Семинар 2.
Работа сил электростатического
поля. Потенциал.
Семинар 3.
Проводники в электростатическом
поле. Электроёмкость.
Семинар 4.
Диэлектрики в электростатическом
поле.
Семинар 5.
Энергия электрического поля.
Пондеромоторные силы.
Семинар 6.
Расчет цепей постоянного тока.
Семинар 7.
Контрольная работа.
Семинар 8.
Магнитные поля проводников с
током. Закон Био - Савара - Лапласа. Теорема о циркуляции.
Семинар 9.
Силы, действующие на проводники с
током в магнитном поле. Сила Ампера. Сила Лоренца. Движение заряженных частиц в
электромагнитных полях.
Семинар 10.
Закон электромагнитной индукции.
Самоиндукция и взаимная индукция контуров с током. Энергия магнитного поля.
Семинар 11.
Магнетики в постоянном магнитном
поле.
Семинар 12.
Квазистационарные процессы.
Семинар 13.
Свободные и вынужденные
электрические колебания в контурах.
Семинар 14.
Расчет цепей переменного тока.
Семинар 15.
Контрольная работа.
Основная.
1. А.Н Матвеев. Электричество и
магнетизм. М., Высшая школа, 1983.
2. С.Г.Калашников. Электричество.
М., Наука, 1985.
3. Д.В.Сивухин.-Общий курс
физики. Т.З., М., Наука, 1983.
Дополнительная.
1. И.Е.Тамм. Основы теории
электричества. М., Наука, 1989.
2. Э.Парселл. Электричество и
магнетизм. М., Наука, 1975.
Сборники задач.
1. Сборник задач по общему курсу
физики. Электричество и магнетизм. (под ред. И.А.Яковлева). М., Наука, 1977.
2. И.Е.Иродов. Задачи по общей
физике. М., Наука, 1988.
3. Л.И.Антонов, Л.Г.Деденко,
А.Н.Матвеев. Методика решения задач по электоичестау. М., МГУ, 1982.
Лекция 1.
Электромагнитное взаимодействие и
его место среди других взаимодействий в природе. Электрический заряд. Линейная,
поверхностная и объемная плотности электрического заряда. Микроскопические
носители заряда. Опыт Милликена. Закон сохранения электрического заряда.
Электростатика. Закон Кулона. Его
полевая трактовка. Вектор напряженности электрического поля. Принцип
суперпозиции электрических полей.
Лекция 2.
Поток вектора напряженности
электрического поля. Теорема Остроградского - Гаусса, ее представление в
дифференциальной форме.
Работа сил электростатического
поля. Потенциальность электростатического поля. Потенциал. Нормировка
потенциала. Связь потенциала с вектором напряженности электростатического поля.
Лекция 3.
Циркуляция вектора напряженности
электрического поля. Теорема о циркуляции, ее представление в дифференциальной
форме. Уравнения Лапласа и Пуассона.
Электрический диполь. Поле
диполя.
Лекция 4.
Проводники в электростатическом
поле. Напряженность поля у поверхности и внутри проводника. Распределение
заряда по поверхности проводника. Проводящий шар в однородном электростатическом
поле. Электростатическая защита.
Электроемкость. Простой
конденсатор. Емкость плоского, сферического и цилиндрического конденсаторов.
Емкость батареи конденсаторов.
Лекция 5.
Диэлектрики. Вектор поляризации.
Свободные и связанные заряды. Электрический диполь. Связь вектора поляризации
со связанными зарядами. Вектор электрической индукции в диэлектрике.
Диэлектрическая проницаемость и диэлектрическая восприимчивость вещества.
Материальное уравнение для векторов электрического поля. Теорема Остроградского
- Гаусса для случая диэлектриков. Ее дифференциальная форма. Граничные условия
для векторов напряженности и электрической индукции. Диэлектрический шар в
однородном электрическом поле.
Лекция 6.
Энергия системы электрических
зарядов. Энергия взаимодействия и собственная энергия. Энергия
электростатического поля и её объемная плотность. Энергия электрического диполя
во внешнем поле.
Пондеромоторные силы в
электрическом поле и методы их вычислений. Связь пондеромоторных сил с энергией
системы зарядов.
Лекция 7.
Электронная теория поляризации
диэлектриков. Локальное поле. Неполярные диэлектрики. Формула Клаузиуса -
Моссоти. Полярные диэлектрики. Функция Ланжевена. Поляризация ионных
кристаллов.
Электрические свойства
кристаллов. Пироэлектрики. Пьезоэлектрики. Прямой и обратный пьезоэлектрический
эффект и его применение.
Сегнетоэлектрики. Доменная
структура сегнетоэлектриков. Гистерезис. Точка Кюри сегнетоэлектриков.
Применение сегнетоэлектриков.
Лекция 8.
Постоянный электрический ток.
Сила и плотность тока. Линии тока. Электрическое поле в проводнике с током и
его источники. Уравнение непрерывности. Условие стационарности тока.
Электрическое напряжение. Закон Ома для участка цепи. Электросопротивление.
Закон Ома в дифференциальной
форме. Удельная электропроводность вещества.
Лекция 9.
Работа и мощность постоянного
тока. Закон Джоуля-Ленца и его дифференциальная форма. Сторонние силы. ЭДС.
Закон Ома для замкнутой цепи.
Разветвленные цепи. Правила
Кирхгофа. Примеры их применения. Токи в сплошных средах. Заземление.
Закон сохранения энергии для
цепей постоянного тока.
Лекция 10.
Электромагнетизм. Магнитостатика.
Взаимодействие токов. Элемент тока. Закон Био-Савара-Лаплпса и его полевая
трактовка. Вектор индукции магнитного поля.
Действие магнитного поля на ток.
Закон Ампера.
Вихревой характер магнитного
поля. Теорема о циркуляции вектора индукции магнитного поля. Дифференциальная
форма теоремы о циркуляции. Понятие о векторном потенциале.
Лекция 11.
Элементарный ток и его магнитный момент.
Поле элементарного тока. Элементарный ток в магнитном поле. Понятие о
диполь-дипольном магнитном взаимодействии. Сила Лоренца. Эффект Холла.
Магнитное поле движущегося заряда.
Поток вектора магнитной индукции
(магнитный поток). Потенциальная функция
тока. Силы, действующие на контур
с током в магнитном поле.
Лекция 12.
Электромагнитная индукция. Закон
электромагнитной индукции Фарадея и его формулировка в дифференциальной форме.
Правило Ленца. Индукционные методы измерения магнитных полей. Токи Фуко.
Лекция 13.
Явление самоиндукции. Коэффициент
самоиндукции (индуктивность). Экстратоки замыкания и размыкания.
Явление взаимной индукции.
Коэффициент взаимной индукции. Магнитная энергия системы контуров с током.
Магнитная энергия тока. Магнитная
энергия системы контуров с током. Энергия магнитного поля. Её объемная
плотность.
Лекция 14.
Магнетики. Понятие о молекулярных
токах. Вектор намагниченности вещества и его связь с молекулярными токами.
Вектор напряженности магнитного поля. Магнитная проницаемость и магнитная
восприимчивость вещества. Материальное уравнение для векторов магнитного поля.
Граничные условия для векторов напряженности и индукции магнитного поля.
Магнитная защита. Влияние формы магнетика на его намагниченность.
Лекция 15.
Классификация магнетиков: диамагнетики, парамагнетики и
ферромагнетики. Классическое описание диамагнетизма. Ларморова прецессия.
Парамагнетизм. Теория Ланжевена.
Микроскопические носители
магнетизма. Магнитомеханический опыт Эйнштейна-де-Гааза. Механомагнитный опыт Барнетта.
Гиромагнитное отношение.
Лекция 16.
Ферромагнетики. Спонтанная
намагниченность и температура Кюри. Доменная структура. Гистерезис
намагничивания, кривая Столетова. Остаточная индукция и коэрцитивная сила.
Температурная зависимость намагниченности.
Силы, действующие на магнетики в
магнитном поле.
Лекция 17.
Квазистационарные поля. Критерий
квазистационарности. Переходные процессы в RC и LC цепях.
Электромагнитные колебания. Колебательный
контур. Собственные колебания в контуре. Уравнение гармонических колебаний.
Энергия гармонических колебаний.
Затухающие колебания в контуре и их уравнение. Показатель затухания. Время
релаксации. Логарифмический декремент затухания. Добротность контура.
Колебания в связанных контурах.
Парциальные колебания и их частоты.
Нормальные колебания (моды) и их
частоты.
Лекция 18.
Вынужденные колебания в контуре.
Процесс установления вынужденных колебаний. Переменный синусоидальный ток.
Активное, емкостное и индуктивное сопротивления. Импеданс. Закон Ома для цепей
переменного тока. Метод векторных диаграмм и метод комплексных амплитуд
Лекция 19.
Резонанс напряжений. Напряжения и
токи при резонансе. Ширина резонансной
кривой.
Резонанс токов. Правила Кирхгофа
для цепей переменного тока. Работа и мощность переменного тока. Эффективные
значения тока и
напряжения.
Лекция 20.
Техническое использование
переменных токов. Генераторы и электродвигатели. Трехфазный ток. Получение и
использование вращающегося магнитного поля. Соединение обмоток генератора и
нагрузки "звездой" и "треугольником". Фазное и линейное
напряжения.
Трансформатор. Принцип действия,
устройство, применение. Коэффициент трансформации. Роль сердечника.
Лекция 21.
Высокочастотные токи. Скин-эффект.
Толщина скин-слоя.
Система уравнений Максвелла как
обобщение опытных данных. Ток проводимости и ток смещения. Взаимные превращения
электрического и магнитного полей. Электромагнитные волны. Волновое уравнение.
Вектор Умова-Пойтинга. Скорость распространения электромагнитных волн.
Лекция 22.
Основные положения классической
электронной теории проводимости Друде-Лоренца. Опыты Толмена и Стюарта. Законы
Ома, Джоуля-Ленца и Видемана - Франца в классической теории. Трудности
классической теории.
Понятие о зонной теории твердых
тел. Энергетические уровни и формирование энергетических зон. Принцип Паули.
Статистика Ферми-Дирака. Особенности зонной структуры диэлектриков,
полупроводников и металлов. Объяснение проводимости твердых тел с помощью
зонной теории.
Лекция 23.
Полупроводники. Собственная и
примесная проводимость полупроводников. Полупроводники р и n типа. р -n
переход. Применение полупроводников: полупроводниковые диоды, транзисторы,
фотодиоды, фоторезисторы.
Контактные явления. Контактная
разность потенциалов. Термоэлектричество. Термодвижущая сила. Термопары. Эффект
Пельтье. Явление Томсона.
Сверхпроводимость. Основные
свойства сверхпроводников. Магнитная индукция внутри сверхпроводника. Эффект
Мейснера. Критическое поле.
Высокотемпературная сверхпроводимость.
Применение сверхпроводников.
Лекция 24. (Резервная).