Программа

курса “ Электричество и магнетизм ” для студентов физического факультета инженерного потока 2012 уч. года.

1. Электрический заряд. Закон сохранения электрического заряда. Взаимодействие зарядов – закон Кулона. Электростатическое поле. Напряженность электрического поля. Поток вектора напряженности электрического поля. Теорема Гаусса. Применение теоремы Гаусса к расчету напряженности поля, создаваемого заряженной сферой, равномерно заряженным шаром, плоскостью, нитью и цилиндром. Потенциал электростатического поля. Циркуляция вектора напряженности. Связь между напряженностью электростатического поля и потенциалом. Энергия взаимодействия системы зарядов.

2. Электростатическое поле в веществе. Электрический диполь. Электрический момент диполя. Потенциал и напряженность поля, создаваемые диполем, в точке, расположенной на оси диполя и в точке, расположенной на перпендикуляре, восстановленном к оси диполя из его середины. Поведение диполя в электрическом поле (случаи однородного и неоднородного полей). Электрические свойства диэлектриков (полярные и неполярные диэлектрики). Поляризация диэлектрика. Напряженность электрического поля в диэлектрике. Диэлектрическая проницаемость среды ε. Вектор поляризации Р. Вектор электрического смещения D. Связь между векторами D и Е. Неполярный диэлектрик во внешнем электрическом поле. Полярный диэлектрик во внешнем электрическом поле. Поведение линий векторов Е и D на границе раздела двух диэлектриков.

3. Проводники в электрическом поле. Незаряженный проводник во внешнем электрическом поле. Напряженность поля внутри проводника и линии напряженности, создаваемые проводником. Электроемкость уединенного проводника. Конденсаторы. Емкости плоского, цилиндрического и сферического конденсаторов. Последовательное и параллельное соединения конденсаторов.

4. Энергия электрического поля. Энергия системы неподвижных точечных зарядов. Энергия заряженного проводника и конденсатора. Объемная плотность энергии электростатического поля.

5. Постоянный электрический ток. Сила тока, плотность тока. Закон Ома для однородного участка цепи. Закон Ома в дифференциальной форме. Закон Джоуля-Ленца. ЭДС источника тока. Напряжение. Закон Ома для неоднородного участка цепи. Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа. Работа и мощность тока. Закон Джоуля-Ленца в дифференциальной форме.

6. Магнитное поле тока. Вектор магнитной индукции В. Сила Лоренца. Элемент тока. Закон Био-Савара-Лапласа. Сила Ампера. Магнитное поле прямолинейного проводника конечной (бесконечной) длины, кругового тока. Движение заряженных частиц в электрическом и магнитном полях. Применение на практике законов движения заряженных частиц в электрическом и магнитном полях. Теорема о циркуляции вектора магнитной индукции В. Применение теоремы о циркуляции вектора В к расчету магнитных полей проводников с током (магнитное поле бесконечно длинного соленоида, магнитное поле тороида). Магнитный поток. Теорема Гаусса для вектора В. Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле. Поведение контура с током в магнитном поле.

7. Магнитное поле в веществе. Магнитные моменты электронов и атомов. Атом в магнитном поле. Намагничивание вещества. Вектор намагниченности J. Вектор напряженности магнитного поля Н. Связь между индукцией магнитного поля В и напряженностью магнитного поля Н. Условия на границе раздела двух магнетиков. Диа- и парамагнетизм. Ферромагнетизм. Температура Кюри. Кривая намагничивания и петля гистерезиса. Коэрцитивная сила. Магнитотвердые и магнитомягкие ферромагнетики. Магнитные домены.

8. Опыты Фарадея. Явление электромагнитной индукции. Закон электромагнитной индукции Фарадея. Правило Ленца. Природа электромагнитной индукции. Явление самоиндукции. Индуктивность. ЭДС самоиндукции. Энергия магнитного поля.

9. Электромагнитные колебания. Колебательный контур. Свободные незатухающие электрические колебания. Формула Томсона. Свободные затухающие колебания. Величины, характеризующие затухания: коэффициент затухания и время релаксации, логарифмический декремент затухания. Вынужденные электрические колебания. Добротность. Переменный ток. Активное сопротивление, емкость и индуктивность в цепи переменного тока. Метод векторных диаграмм. Мощность, выделяемая в цепи переменного тока. Электрический резонанс. Резонансные кривые.

10. Элементы теории Максвелла. Ток смещения. Вихревое электрическое поле. Уравнения Максвелла в интегральной форме.