Реферат: Программа дисциплины дн. Ф. 02 Электродинамика направления 010700 «Физика» Форма обучения: очная

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию



ОБНИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

(ИАТЭ)






УТВЕРЖДАЮ




Проректор по учебной работе


___________________ С.Б.Бурухин





“______”____________ 200__ г.



^ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ


ДН.Ф.02 ЭЛЕКТРОДИНАМИКА


направления 010700 «Физика»


Форма обучения: очная


Объем дисциплины и виды учебной работы по очной форме в соответствии с учебным планом


Вид учебной работы

Всего часов

Семестры







5

6







Общая трудоемкость дисциплины

210

105

105







Аудиторные занятия

144

68

68







Лекции

72

36

36







Практические занятия и семинары

72

36

36







Лабораторные работы




-

-







Курсовой проект (работа)




-

-







Самостоятельная работа

66

33

33







Расчетно-графические работы




-










Вид итогового контроля (зачет, экз.)




Зач.

Экз.








Обнинск 2008

Программа составлена с соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки 010700 «Физика».


Программу составил:


___________________ А.В. Тихоненко, доцент, к. ф.-м. н., доцент


Программа рассмотрена на заседании кафедры общей и специальной физики (протокол № __ от __.__.2008 г.)


Заведующий кафедрой

общей и специальной физики


___________________ Ю.А. Коровин


“____”_____________ 200__ г.


СОГЛАСОВАНО


Начальник Учебно – методического управления


___________________ Ю.Д. Соколова


Декан

факультета Естественных Наук


___________________ Н.Б. Эпштейн


“____”_____________ 200__ г.



^ 1. Цели и задачи дисциплины

Дисциплина предназначена для подготовки специалистов по специальности «физика» направления «бакалавр физики».

Дисциплина «Электродинамика» читается после всех основных разделов курса общей физики и является составной частью разделов курса теоретической физики.

Данная дисциплина представляет собой важную часть теоретического фундамента образования физика из-за ее фундаментального значения и исключительной роли в познании природы, а также в формировании мировоззрения ученого-физика. Знание ее необходимо для успешной работы в области современной физики.

Для успешного усвоения курса необходимы знания:

- общей физики в объеме общего курса (электричество и магнетизм, колебания и волны, оптика),

- математического анализа (дифференциальное и интегральное исчисления, функции комплексной переменной, ряды и интегралы Фурье), векторного и тензорного анализа, дифференциальных уравнений и методов математической физики (линейные уравнения в частных производных второго порядка)

- аналитической геометрии и высшей алгебры (векторная алгебра, аналитическая геометрия кривых и поверхностей, криволинейные системы координат, линейные преобразования).


^ 2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины

В результате изучения дисциплины студент должен

знать:

- основные законы электродинамики,

- уравнения, описывающих электромагнитные явления, и вытекающих из этих уравнений основные свойства электромагнитного поля,

- основные законы и уравнений релятивистской механики и электродинамики движущихся тел,

уметь:

- применять основные законы и уравнения электродинамики для решения конкретных физических задач,

- применять векторный и тензорный анализ для изучения свойств электромагнитных полей (трехмерная и четырехмерная формулировки),

- решать уравнения математической физики в контексте электродинамики,

- вычислять кратные и несобственные интегралы при определении физических параметров,

- применять методы теории функций комплексных переменных при решении задач электродинамики.

иметь навыки:

- теоретических вычислений,

- анализа электродинамических моделей.


^ 3. Содержание дисциплины

3.1. Лекции

1. Электромагнитная теория Максвелла в вакууме (6 час.)

1.1. Феноменологические законы электромагнетизма.

1.2. Интегральные и дифференциальные теоремы об электрическом и магнитном полях.

1.3. Скалярный и векторный потенциалы.

1.4. Уравнения Максвелла как обобщение экспериментальных данных.

^ 2. Микроскопические уравнения Максвелла (6 час.)

2.1. Элементы векторного анализа.

2.2. Уравнения Максвелла в дифференциальной и интегральной формах.

2.3. Электрический и магнитный потенциалы. Калибровочная инвариантность.

2.4. Действие для электромагнитного поля.

2.5. Законы сохранения и уравнение непрерывности.

2.6. Плотность и поток энергии электромагнитного поля.

^ 3. Постоянное электромагнитное поле (6 час.)

3.1. Электрические поля распределенных зарядов. Уравнения Лапласа и Пуассона.

3.2. Потенциал ограниченной системы зарядов (мультипольное разложение).

3.3. Энергия системы зарядов.

3.4. Магнитные поля распределенных токов.

3.5. Векторный потенциал ограниченной системы токов (мультипольное разложение).

3.6. Энергия системы токов.

3.7. Движение зараженных частиц в постоянном электромагнитном поле.

^ 4. Электромагнитные волны (6 час.)

4.1. Волновое уравнение.

4.2. Плоские электромагнитные волны.

4.3. Анализ электромагнитных волн.

5. Поле движущихся зарядов. Запаздывающие потенциалы (6 час.)

5.1. Решения уравнений для потенциалов.

5.2. Потенциал движущегося точечного заряда.

5.3. Анализ запаздывающих потенциалов.

^ 6. Излучение электромагнитных волн (4 час.)

6.1. Волновая зона излучения.

6.2. Дипольное излучение.

6.3. Излучение системы двух заряженных частиц.

6.4. Квадрупольное и магнитно-дипольное излучения.

6.5. Торможение излучением (радиационное трение).

6.6. Рассеяние электромагнитных волн свободными зарядами.

^ 7. Релятивистская механика (6 час.)

7.1. Принцип относительности. Преобразования Лоренца.

7.2. Релятивистская кинематика.

7.3. Релятивистская динамика. Преобразования импульса и энергии.

7.4. Четырехмерный формализм релятивистской механики. Тензор энергии- импульса.

^ 8. Релятивистская электродинамика (6 час.)

8.1. Тензор электромагнитного поля. Инварианты электромагнитного поля.

8.2. Тензор энергии-импульса электромагнитного поля.

8.3. Преобразования полей и параметров электромагнитной волны.

8.4. Ковариантная запись уравнений и законов сохранения для электромагнитного поля и для частиц.

^ 9. Электромагнитное поле в среде (14 час.)

9.1. Усреднение уравнений Максвелла в среде. Поляризация и намагниченность среды, векторы индукции и напряженностей полей.

9.2. Граничные условия.

9.3. Электростатика проводников и диэлектриков.

9.4. Пондеромоторные силы.

9.5. Постоянное магнитное поле. Ферромагнетизм.

9.6. Сверхпроводимость.

^ 10. Квазистационарное электромагнитное поле в среде (14 час.)

10.1. Квазистационарное электромагнитное поле. Скин-эффект.

10.2. Магнитная гидродинамика.

10.3. Электромагнитные волны в среде. Дисперсия диэлектрической проницаемости.

10.4. Отражение и преломление волн. Фазовая и групповая скорости в диспергирующей среде. Распространение в неоднородной среде.

10.5. Поглощение волн. Формулы Крамерса-Кронига.

10.6. Электромагнитные волны в анизотропных средах.


^ 3.2. Практические и семинарские занятия

Раз-делы

Тема практического или семинарского занятия

Литература

Число часов




Семестр 5







1

Электромагнитная теория Максвелла в вакууме

[1], с. 77-91, [4]

6

2

Микроскопические уравнения Максвелла

[1], с. 98-127, [4]

6

3

Постоянное электромагнитное поле

[1], с. 128-153, [4]

6

4

Электромагнитные волны

[1], с. 154-182, [4]

6

5

Поле движущихся зарядов. Запаздывающие потенциалы

[1], с. 221-235, [4]

6

6

Излучение электромагнитных волн

[1], с. 236-303, [4]

6




Семестр 6







7

Релятивистская механика

[1], с. 13-68, [4]

6

8

Релятивистская электродинамика

[1], с. 69-97, [4]

6

9

Электрическое поле в среде

[2], с. 13-58, [4]

6

Магнитное поле в среде

[2], с. 161-196, [4]

6

Ферромагнетизм

[2], с. 197-220, [4]

6

10

Квазистационарное электромагнитное поле в среде

[2], с. 293-315, [4]

12


^ 3.3. Лабораторный практикум

Не предусмотрены


3.4. Курсовые проекты (работы)

Не предусмотрены


3.5. Формы текущего контроля


Раздел(ы)

Форма контроля

Неделя

1-2

Коллоквиум

7 (5 семестр)

3

Контрольная работа

12 (6 семестр)

4-6

Контрольная работа

18 (5 семестр)

7-8

Коллоквиум

7 (6 семестр)

9

Контрольная работа

12 (6 семестр)

10

Контрольная работа

18 (6 семестр)


^ 3.6. Самостоятельная работа

1. Применение векторного анализа к задачам электродинамики ( [4], с 11-103).

2. Решение Уравнений Максвелла для конкретных систем ([1], с. 74-91, [4], с. 11-103, [5] с. 41-70).

3. Движение зараженных частиц в постоянном электромагнитном поле ([1], с. 77-98, [4], с 11-103).

4. Мультипольное разложение ([1], с. 138-158).

5. Электрические поля распределенных зарядов и токов. Уравнения Лапласа и Пуассона ([5] с. 104-211).

6. Тензор энергии- импульса. Тензор электромагнитного поля. Преобразования полей ([1], с. 71-97).

7. Излучение и рассеяние электромагнитных волн ([1], с. 236-303).

8. Электростатика проводников и диэлектриков ([2], с. 13-58).

9. Сверхпроводимость ([2], с. 268-281).


^ 4.1. Рекомендуемая литература

4.1.1. Основная литература

1. Л.Д.Ландау, Е.М.Лифшиц. Теоретическая физика, т.II. Теория поля. М.: Физматлит, 2003. 536 с.

(9 экз., электр. версия)

2. Л.Д.Ландау, Е.М.Лифшиц. Теоретическая физика, т.VIII. Электродинамика сплошных сред. М.: Физматлит, 2005. 656 с..

(4 экз., электр. версия)

3. Топтыгин И.Н. Современная электродинамика. Ч. 1. Микроскопическая теория. – Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2002. – 736 с.

(150 экз., электр. версия)

4. В.В. Батыгин, И.Н. Топтыгин. Сборник задач по электродинамике. М.: Наука, 1970.

(3 экз., электр. версия)

5. Джексон Дж. Классическая электродинамика. – М.: МИР, 1965. – 702 с.

(2 экз., электр. версия)

4.1.2. Дополнительная литература

1. М.М. Бредов, В.В.В Румянцев, И.Н. Топтыгин. Классическая электродинамика. М.: Наука, 1985.

2. С.П.Новожилов. Введение в электродинамику. М.: Наука, 1987.

3. Э. Парселл. Электричество и магнетизм. М.: Наука, 1975.

5. Я.П. Терцкий, Ю.П. Рыбаков. Электродинамика. М.: ВШ,1980.


4.2. Средства обеспечения освоения дисциплины

Компьютерные презентации и демонстрации.


5. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Не предусмотрены