 |
Раздел “электричество и магнетизм” рабочей программы курса общей физики
|
|
|
|
Рабочая программа предназначена для специальностей инженерно-технического (приборостроительного, машиностроительного) и инженерно-педагогического профиля.
Электрическое поле в вакууме. Определение элементарного заряда. Закон сохранения заряда. Закон Кулона. Электрическое поле. Напряженность поля. Линии напряженности. Поток вектора напряженности. Теорема Гаусса и ее применение к расчету напряженности полей. Работа сил электрического поля при перемещении зарядов. Циркуляция вектора напряженности. Потенциальный характер электростатического поля. Потенциал. Потенциал точечного заряда, системы точечных зарядов. Эквипотенциальные поверхности. Потенциал диполя. Градиент потенциала. Связь между напряженностью и потенциалом.
Электрическое поле в диэлектриках. Проводники и диэлектрики. Свободные и связанные заряды. Полярные и неполярные диэлектрики. Поляризация ориентационная и деформационная. Вектор поляризации. Напряженность поля в диэлектрике. Электрическое смещение. Теорема Гаусса для поля в диэлектрике. Диэлектрическая проницаемость и ее физический смысл. Электрическое поле на границе двух диэлектриков. Сегнетоэлектрики. Пьезоэлектрический и электрострикционный эффекты.
Проводники в электростатическом поле. Распределение зарядов в проводниках. Связь между напряженностью поля у поверхности проводника и поверхностной плотностью заряда. Электроемкость проводников. Конденсаторы. Электростатический генератор.
Энергия электростатического поля. Энергия системы неподвижных точечных зарядов. Энергия заряженного проводника. Энергия электростатического поля. Пондеромоторные силы. Теория близко и дальнодействия.
|
|
|
Постоянный электрический ток. Сила и плотность тока. Электродвижущая сила и напряжение. Классическая теория электропроводности. Вывод закона Ома из электронной теории. Закон Ома. Дифференциальная форма закона Ома. Закон Ома для неоднородного участка цепи. Вывод законов Джоуля - Ленца и Видемана-Франца из электронной теории. Закон Джоуля - Ленца. Дифференциальная форма закона Джоуля - Ленца. Зависимость сопротивления металлов от температуры. Сверхпроводимость. Трудности классической теории. Законы Кирхгофа для разветвленных цепей. Определение заряда электрона. Опыт Милликена. Экспериментальные доказательства электронной природы тока в металлах. Опыты Мандельштама и Папалекси, Стюарта и Толмэна.
Элементы зонной теории твердых тел. Принцип Паули и энергетические зоны в кристаллах. Вырождение электронного газа. Понятие о статистике Ферми. Деление твердых тел на изоляторы, металлы, полупроводники. Основные свойства диэлектриков.
Электропроводность газов. Ионизация газа и рекомбинация ионов. Несамостоятельный и самостоятельный разряд. Газоразрядная плазма. Виды разрядов - тлеющий, дуговой, искровой, коронный.
Металлы, полупроводники. Квантовая теория электропроводности металлов. Полупроводниковые материалы. Собственная, электронная и дырочная проводимости. Дефекты кристаллической структуры и возникновение локальных энергетических уровней. Примеси и механизм проводимости. Фотопроводимость. Полупроводниковые приборы. Квантовая теория контактных явлений. Контактная разность потенциалов. Работа выхода. Законы Вольта. Термоэлектричество. Явление Пельтье и Томсона. Применение контактных явлений. Термоэлектронная эмиссия и ее практическое применение.
Магнитное поле. Магнитное взаимодействие токов. Закон Ампера. Магнитная индукция. Опыты Эйхенвальда и Иоффе. Закон Био-Савара-Лапласа. Поле прямого и кругового токов. Магнитный момент кругового тока. Циркуляция магнитной индукции. Вихревой характер магнитного поля. Поле соленоида. Поток вектора магнитной индукции. Работа перемещения контура с током в магнитном поле. Магнитное поле движущихся зарядов. Движение заряженных частиц в электрическом и магнитном полях. Сила Лоренца. Эффект Холла.
|
|
|
Электромагнитная индукция. Возникновение индукционного тока. Закон Ленца. ЭДС индукции. Закон Фарадея. Вывод ЭДС индукции из закона сохранения энергии. Электронный механизм возникновения ЭДС. Индуктивность. Самоиндукция и взаимоиндукция. Энергия магнитного поля.
Магнитные свойства вещества. Намагничивание вещества. Напряженность магнитного поля. Циркуляция напряженности магнитного поля. Магнитная проницаемость и магнитная восприимчивость. Виды магнетиков. Диамагнетизм. Парамагнетизм. Ферромагнетизм. Гистерезис. Спин электрона. Опыты Эйнштейна и де Гааза, Иоффе и Капицы, как доказательство спиновой природы ферромагнетиков. Доменная природа ферромагнетиков. Точка Кюри. Магнитострикция.
Электромагнитные колебания. Понятие о переменном токе. Колебательный разряд конденсатора. Собственные колебания в контуре без активного сопротивления. Контур с омическим сопротивлением, индуктивностью и емкостью. Затухающие колебания. Вынужденные электрические колебания. Резонанс напряжений и токов.
Электромагнитные волны. Ток смещения. Вихревое электрическое поле. Уравнения Максвелла в дифференциальной и интегральной формах. Скорость распространения электромагнитных волн в средах. Вектор Пойнтинга. Опыты Герца. Открытие радиосвязи А.С. Поповым. Шкала электромагнитных волн.
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
Основная
1. Савельев И.В. Курс общей физики. Т.,2. М.: Наука, 1977-1979.
2. Зисман Г.А., Тодес О.М. Курс общей физики. М.: Наука, 1972-1974, Т.2; Киев: Днiпро, 1994, Т.2.
3. Трофимова Т.И. Курс физики. М.: Высшая школа, 1985.
4. Детлаф А.А., Яворский Б.М., Милковская Л.Б. Курс физики. Т.2. М.: Высшая школа, 1973-1979.
5. Чертов А.Г., Воробьев А.А., Федоров М.Ф. Задачник по физике. М.: Высшая школа, 1981.
6. Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики. М.: Наука, 1979.
7. Савельев И.В. Сборник вопросов и задач по общему курсу физики. М.: Наука, 1982.
|
|
|
Дополнительная
1. Калашников С.Г. Электричество. М.: Наука, 1976.
2. Фейнман Р., Лейтон С. Фейнмановские лекции по физике. М.: Мир, 1977, вып. 5,6.
3. Иродов И.Е. Основные законы электромагнетизма. М.: Высш. Школа, 1983.
4. Китайгородский А.И. Введение в физику. М.: Наука 1973.
5. Сена Л.А. Единицы физических величин и их размерности. М.: Наука, 1977.
6. Чертов А.Г. Единицы физических величин. М.: Высшая школа, 1977.
7. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике для инженеров и студентов вузов. М.: Наука, 1979.
8. Кошкин Н., Васильчикова Е. Элементарная физика. Справочник. М.: АО Столетие, 1996.
Учебные материалы
Электростатика, постоянный ток
Основные понятия и формулы
Закон Кулона
,
где F — сила взаимодействия точечных зарядов q 1 и q 2; r — расстояние между зарядами; e — относительная диэлектрическая проницаемость среды, в которой находятся заряды; eo — электрическая постоянная.
|
|
|
