Физика. Электростатика, постоянный ток, электромагнетизм.

О курсе

Курс «Физика. Электростатика, постоянный ток, электромагнетизм.» может быть рассчитан на обучающихся технических ВУЗов. Лекции читает кандидат физико-математических наук, доцент кафедры «Физики, методов контроля и диагностики» института промышленных технологий и инжиниринга ТИУ Федоров Борис Владимирович. Практические занятия ведут: к.т.н., доцент Попова Светлана Андреевна, к.ф.-м.н., доцент кафедры физики Строительного института ТИУ Величко Татьяна Ивановна.
В курсе рассматриваются основные понятия и законы. В разделе «Электричество» подробно рассмотрены основные понятия и определения электростатики и электродинамики. Рассмотрены Законы Кулона, Ома, Джоуля-Ленца.
В разделе «Электромагнетизм» рассмотрены основные понятия и характеристики магнитного поля. Рассмотрены законы :Био-Савара-Лапласа, Закон Ампера, Закон Ленца. Дана классификация магнетиков. Основы теории Максвелла для электромагнитного поля.


Основная литература:
1. Савельев И.В. Курс общей физики. В 3 томах. Том 2. Электричество и магнетизм. 7-е изд., стереотип.– СПб.:Лань, 2007. -496 с.
2. Трофимова Т.И. Курс физики: учебное пособие/ Т.И.Трофимова. М.: Академия, 2012. – 316с.
3. Трофимова Т.И. Сборник задач по курсу физики для втузов: учебное пособие/Т.И.Трофимова М.: Высш.школа, 2008. -405с.
Дополнительная литература:
4. Трофимова Т.И. Курс физики: Задачи и решения: учебное пособие/ Т.И.Трофимова, А.В.Фирсов. – М.: Академия, 2010. – 592с.
5. Яворский Б.М., Детлаф А.А., Лебедев А.К. Справочник по физике для инженеров и студентов вузов. –М: Оникс, 2009. -1056с.

Результат

Базовые знания:
1. физические явления и закономерности
2. основные законы электромагнетизма
3. границы применимости основных законов
Умения:
1. применять законы к объяснению физических явлений
2. обосновывать и получать основные уравнения
3. строить математические модели простейших явлений
Навыки:
1. работа со справочной и учебной литературой
2. преобразование размерностей физических величин
3. применение общих законов физики для решения практических задач

Входные требования

Слушателям курса необходимо владеть знаниями по физике в объеме школьной программы, основами дифференциального и интегрального исчисления, основами векторного исчисления. Необходимо иметь представление об основных понятиях механики, молекулярной физики и термодинамики.
В курсе предполагается, что обучающиеся знакомы с законами Ньютона, законами сохранения импульса и энергии, опытными законами идеального газа. Также необходимо владение основами векторного анализа, представление о понятиях градиента, дивергенции, ротора.

Содержание курса

1. Основные положения электростатики. Закон Кулона. Напряженность электростатического поля.
2. Теорема Остроградского- Гаусса для электростатического поля в вакууме. Применение теоремы Остроградского-Гаусса к расчету поля.
3. Работа сил электростатического поля. Потенциал. Связь между напряженностью и потенциалом.
4. Проводники в электростатическом поле. Напряженность электрического поля вблизи поверхности заряженного проводника.. Эквипотенциальные поверхности.
5. Электрическое поле в веществе. Типы диэлектриков. Поляризация диэлектриков.
6. Электроемкость. Конденсаторы. Энергия электростатического поля. Объемная плотность энергии.
7. Постоянный электрический ток, его характеристики и условия существования. Закон Ома для неоднородного участка цепи. Правила Кирхгофа.
8. Классическая электронная теория (КЭТ) электропроводности металлов и ее опытное обоснование (опыты Рикке, Стюарта-Толмена, Мандельштама-Папалекси). Сверхпроводимость.
9. Магнитное поле. Закон Био-Савара-Лапласа. Магнитное поле прямолинейного проводника с током, отрезка проводника, бесконечно длинного проводника. Магнитное поле кругового тока.
10. Закон полного тока. Вихревой характер магнитного поля. Применение теоремы о циркуляции к расчету магнитных полей.
11. Закон Ампера. Магнитное взаимодействие проводников с током.
12. Движение заряженных частиц в магнитном поле. Сила Лоренца. Эффект Холла
13. Магнитный поток. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле.
14. Явление электромагнитной индукции (опыты Фарадея). Закон Ленца. Закон электромагнитной индукции.
15. Явление самоиндукции. Индуктивность. Индуктивность длинного соленоида. Токи при размыкании и замыкании цепи (экстратоки).
16. Энергия магнитного поля. Объемная плотность энергии магнитного поля.
17. Магнитное поле в веществе. Гипотеза Ампера. Магнитная восприимчивость, магнитная проницаемость, связь между ними.
18. Классификация магнетиков: диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики. Атомный диамагнетизм. Ларморова частота. Парамагнетизм.
19. Ферромагнетики. Магнитные домены. Процесс намагничивания ферромагнетиков. Петля гистерезиса. Магнитная проницаемость. Коэрцитивная сила.
20. Основы теории Максвелла для электромагнитного поля. Уравнения Максвелла в интегральной форме.
21. Электромагнитные колебания. Собственные незатухающие электромагнитные колебания. Дифференциальное уравнение собственных электромагнитных колебаний, его решение. Энергия электромагнитного колебательного контура.
22. Дифференциальное уравнение затухающих электромагнитных колебаний, его решение
23. Вынужденные электромагнитные колебания. Уравнение вынужденных электромагнитных колебаний и его решение. Явление резонанса.
24. Электромагнитные волны. Основные свойства электромагнитных волн. Монохроматическая волна. Энергия электромагнитных волн. Поток энергии.