П Р О Г Р А М М А

УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе
____________Д.А. Зубцов
«_____»____________ 2013 г.
ПРОГРАММА
по курсу: ЭЛЕКТРОДИНАМИКА
по направлению: 010900
факультет: ФНБИК
кафедра: физики и физического материаловедения
курс: 1
семестр: 2
лекции: 32 час
практические (семинарские) занятия: 32 часа
лабораторные занятия: нет
самостоятельная работа: 2 часа в неделю
экзамен: нет
зачёт: 2 семестр (с оценкой)
ВСЕГО ЧАСОВ: 64
Программу и задание составили:
к.ф.-м.н., Ситников Михаил Геннадьевич
Программа обсуждена на заседании кафедры физики и
физического материаловедения ____ декабря 2013 года
Заведующий кафедрой
Согласовано:
Заведующий кафедрой
общей физики
А.Л. Барабанов
А.В. Максимычев
Электродинамика.
1. Постоянное электрическое поле. Электрические
заряды. Закон Кулона. Электрическое поле как
векторное
поле.
Напряжённость
Е
электрического поля. Единицы СИ и ГС
измерения электрических величин. Принцип
суперпозиции.
Непрерывное
распределение
зарядов. Поток векторного поля. Закон Гаусса
для
электрического
поля
в
вакууме.
Электрическое поле заряженных тел: сферы,
шара, нити, цилиндра, плоскости, слоя.
Проводники в постоянном электрическом поле.
Граничные условия для электрического поля на
заряженной поверхности проводника.
[С3] П. 1-3,5,6; [КЛО] Ч.2, Гл.1; [Б2] Гл.1; [И2] Гл.1
П.1.1-1.3; [Ф2] Гл.1-5; [МЧ] Гл.1.
2. Потенциал электрического поля. Линейный
интеграл и циркуляция векторного поля.
Потенциальные и вихревые векторные поля.
Потенциальность постоянного электрического
поля.
Потенциал
электрического
поля.
Потенциал поля точечного заряда. Связь
напряжённости поля с градиентом потенциала.
Электрическое поле системы зарядов на
большом
удалении
от
этой
системы.
Электрический
диполь.
Потенциал
и
напряжённость поля электрического диполя.
[С3] П. 4,11,17-19; [КЛО] Ч.2, Гл.1; [Б2] Гл.2,9; [И2]
Гл.1; [Ф2] Гл.2-6; [МЧ] Гл.1.
3. Дивергенция векторного поля. Электростатика.
Поток и дивергенция векторного поля. Теорема
Гаусса-Остроградского.
Дифференциальная
форма закона Гаусса. Вычисление дивергенции в
декартовой системе координат. Уравнение
Пуассона
для
потенциала
постоянного
электрического
поля.
Общая
задача
электростатики. Метод изображений.
[С3] П. 7,8,22-24; [КЛО] Ч.2, Гл.1; [Б2] Гл.2; [И2]
Гл.1,2; [Ф2] Гл.3-7; [МЧ] Гл.1.
4. Электрическое поле в веществе. Электрическая
поляризуемость атомов и молекул. Вектор Р
поляризации вещества (диэлектрика). Свободные
и
связанные
заряды.
Диэлектрическая
восприимчивость
и
диэлектрическая
проницаемость
вещества.
Индукция
D
электрического поля. Характер изменения
напряжённости Е и индукции D электрического
поля на границе раздела двух диэлектриков.
[С3] П. 10,12-16,33-39; [КЛО] Ч.2, Гл.2; [Б2] Гл.9;
[И2] Гл.3; [Ф2] Гл.10,11; [МЧ] Гл.2
5. Ёмкости.
Энергия
электрического
поля.
Электрические ёмкости. Конденсаторы. Энергия
взаимодействия зарядов. Энергия электрического
поля и её локализация в пространстве. Сила,
действующая
на
элемент
поверхности
проводника (давление электрического поля).
Энергия диполя в электрическом поле и момент
сил, действующих на диполь. Сила, действующая
на диполь в неоднородном электрическом поле.
[С3] П. 26,28-30; [КЛО] Ч.2, Гл.1; [Б2] Гл.3,9; [И2]
Гл.2,4; [Ф2] Гл.8; [МЧ] Гл.1.
6. Электрический ток. Постоянный ток. Сила и
плотность тока. Уравнение непрерывности
электрического
заряда.
Закон
Ома
в
интегральной и дифференциальной формах.
Электродвижущая сила. Правила Кирхгофа.
Работа и мощность постоянного тока. Закон
Джоуля-Ленца. Объёмные токи.
[С3] П. 40-47; [КЛО] Ч.2, Гл.3; [Б2] Гл.4; [И2] Гл.5;
[Ф2] Гл.13; [МЧ] Гл.3.
7. Постоянное магнитное поле. Магнитное поле
постоянных токов в вакууме как векторное поле.
Индукция В магнитного поля. Закон Био-СавараЛапласа. Силы Ампера и Лоренца. Магнитное
поле
прямого
провода.
Взаимодействие
параллельных проводов. Магнитное поле витка с
током. Магнитное поле соленоида. Единицы
СГСЭ и СГСМ. Опыт Вебера-Кольрауша и
электродинамическая постоянная с. Единицы СИ
и ГС измерения магнитных величин.
[С3] П. 49-51; [КЛО] Ч.2, Гл.4; [Б2] Гл.6, 10,
Приложение I; [И2] Гл.6; [Ф2] Гл.13,14; [МЧ] Гл.4.
8. Магнитостатика. Магнитный диполь. Закон
Гаусса для постоянного магнитного поля в
интегральной и дифференциальной формах.
Циркуляция и ротор векторного поля. Теорема
Стокса. Дифференциальная форма закона о
циркуляции постоянного электрического поля.
Вычисление ротора в декартовой системе
координат. Закон о циркуляции магнитного поля
в интегральной и дифференциальной форме.
Магнитное
поле
толстого
провода,
коаксиального кабеля, соленоида, движущейся
заряженной плоскости. Магнитный момент
плоского контура с током. Магнитное поле
системы токов на большом удалении от системы.
Момент сил, действующих на диполь, и энергия
диполя в магнитном поле. Сила, действующая на
магнитный диполь (контур с током) в
неоднородном магнитном поле.
[С3] П. 52,53,55,56,63; [КЛО] Ч.2, Гл.4; [Б2]
Гл.2,6,10, Приложение I; [И2] Гл.6; [Ф2] Гл.3,15;
[МЧ] Гл.1,4.
9. Магнитное поле в веществе. Магнитные
моменты атомов и молекул. Качественные
представления о механизме намагничивания
парамагнетиков и диамагнетиков. Вектор М
намагниченности вещества. Свободные токи и
токи
намагничивания.
Магнитная
восприимчивость и магнитная проницаемость
вещества. Напряжённость Н магнитного поля.
Характер изменения напряжённости Н и
индукции В магнитного поля на границе раздела
двух магнетиков. Ферромагнетики и гистерезис.
Магнитные свойства сверхпроводников первого
рода.
[С3] П. 58-61,74-80; [КЛО] Ч.2, Гл.5; [Б2] Гл.10; [И2]
Гл.7; [Ф2] Гл.34-37; [МЧ] Гл.5.
10. Частицы
в
электромагнитном
поле.
Электромагнитная
индукция.
Движение
заряженных частиц в электрических и магнитных
полях. Преобразования полей Е и В при переходе
из одной инерциальной системы отсчёта в
другую (при v<<c). Электромагнитная индукция
в движущихся и неподвижных проводниках.
Электродвижущая
сила
индукции
(закон
Фарадея).
Правило
Ленца.
Вихревое
электрическое поле. Непрерывность силовых
линий магнитного поля. Первая пара уравнений
Максвелла.
[С3] П. 64-66,86,89,98; [КЛО] Ч.2, Гл.6; [Б2] Гл.5-7;
[И2] Гл.8,9; [Ф2] Гл.25,26,29; [МЧ] Гл.6,7.
11. Уравнения Максвелла. Ток смещения. Вторая
пара уравнений Максвелла. Полная система
уравнений Максвелла в вакууме. Волновое
уравнение.
Электромагнитные
волны
в
свободном
пространстве,
скорость
их
распространения. Электромагнитная природа
света.
[С3] П. 81-83; [КЛО] Ч.2, Гл.9,10; [Б2] Гл.7; [И2]
Гл.10; [Ф2] Гл.18,20; [МЧ] Гл.6,8.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. [С3] Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т.3
Электричество. – Москва, Наука, 1996.
2. [КЛО] Кингсепп А.С., Локшин Г.Р., Ольхов О.А.
Основы физики. Курс общей физики. Т.1.
Механика.
Электричество
и
магнетизм.
Колебания и волны. Волновая оптика. Под ред.
А.С. Кингсепа – Москва, Физматлит, 2001.
3. [Б2] Парселл Э. Берклеевский курс физики. Т.2.
Электричество и магнетизм. – Москва, Наука,
1983.
4. [О2] Козел С.М., Лейман В.Г., Локшин Г.Р.,
Овчинкин В.А., Прут Э.В. Сборник задач по
общему курсу физики. Ч.2. Электричество и
магнетизм. Оптика. Под ред. В.А. Овчинкина. –
Москва, Изд-во МФТИ, 2000.
Дополнительная литература
1. [И2] Иродов И.Е. Электромагнетизм. Основные
законы. – Москва, Лаборатория Базовых Знаний,
2000.
2. [Ф2] Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М.,
Фейнмановские лекции по физике. Том2. Вып.
5,6,7.
Электричество
и
магнетизм.
Электродинамика. Физика сплошных сред. –
Москва, Мир, 1977.
ЗАДАНИЕ ПО ЭЛЕКТРОДИНАМИКЕ
для студентов 1-го курса ФНБИК на
весенний семестр
2011/2012 учебный год
Дата
10–16
февраля
17–23
февраля
24
февр. –
2
марта
№
сем
1
2
3
Тема семинарских
занятий
Электрическое поле.
Принцип
суперпозиции. Поток
электрического поля.
Теорема Гаусса.
Потенциал
постоянного
электрического поля.
Поле диполя.
Проводники
в
электрическом поле.
Метод изображений.
гр.
1
гр. 2 гр. 3
1.10 1.14
1.15 1.20
1.22 1.23
2.3
2.9
1.25
2.4 2.5 1.26
1.24
2.15
2.20
2.21
2.10
2.11
2.22
2.36
3.10
3.23 3.19
3.26 3.30
3.29
3.69
3.53
1.9
1.16
3.44
4.21
3.70
3.67
4.23
4.35
3.63
4.36
4.31
4.28
Электрическое поле в 3.7
3–9
марта
10–16
марта
17–23
марта
24–30
марта
4
→
веществе. Векторы E и
→
5
6
D.
Энергия
электрического поля.
Диполь во внешнем
электрическом поле.
Энергетический метод
вычисления
сил.
Постоянные
токи.
Токи
в
неограниченных
средах.
1.17
К о н т р о л ь н а я р а б о т а.
С д а ч а 1-го з а д а н и я.
31 мар.
–6
апреля
7–13
апреля
14–20
апреля
21–27
апреля
9–15
мая
16–22
мая
5.5
7
8
9
10
Магнитное поле тока.
5.18
Теорема о циркуляции. 5.21
Магнитный момент.
5.6 5.14 5.23
5.19
Магнитное
веществе.
6.1 6.4
6.12
6.13
8.30
8.34
8.64
8.47
8.35
8.64
8.69
8.48
12.4
12.10
12.23
→
поле
в 6.5
→
Векторы B и H.
Движение заряженных
частиц
в
электрическом
и
магнитном
полях.
Электромагнитная
индукция.
6.9
6.18
Уравнения Максвелла.
12.5 12.21
Ток смещения.
12.19
К о н т р о л ь н а я р а б о т а.
С д а ч а 2-го з а д а н и я.
Зачёт.
ПРИМЕЧАНИЯ:
1. Номера задач указаны по "Сборнику задач по общему
курсу физики" Ч. 2. Под ред. В.А. Овчинкина – Москва,
Изд-во МФТИ, 2000.
1 — задачи, предлагаемые для обсуждения на
семинаре. Это набор задач, раскрывающих тему семинара.
Решения всех задач, разобранных на семинаре, студент
должен иметь в своей тетради при сдаче задания.
2
—
задачи,
которые
студент
должен
самостоятельно решать в течение недели после семинара.
Эти задачи также должны быть аккуратно оформлены в
тетради.
3 — задачи повышенного уровня студент решает
дополнительно к основным задачам курса (с получением
дополнительных зачётных единиц). Они также должны
быть оформлены студентами в своих тетрадях.