Geum.ru

Н. Г. Чернышевского кафедра теоретической и математической физики рабочая программа

Вид материалаРабочая программа

Содержание


1. Организационно-методическое сопровождение
2. Тематический план учебной дисциплины
3. Содержание учебной дисциплины «Электродинамика сплошных сред»
Электродинамика движущихся сред
Тестовые задания
Подобный материал:
Федеральное агентство по образованию

САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ Н.Г. ЧЕРНЫШЕВСКОГО


Кафедра теоретической и математической физики


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА




по дисциплине ЭЛЕКТРОДИНАМИКА СПЛОШНЫХ СРЕД


для специальностей 010400 – Физика, 014000 – Медицинская физика, 014200 – Биохимическая физика и направления 510400 – Физика

реализуемых на физическом факультете


Саратов 2006 год

Рабочая программа

составлена в соответствии

с Государственным образовательным

стандартом ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ

по специальности 010400 - ФИЗИКА

(номер государственной регистрации _______________

от «200_ г.)


ОДОБРЕНО:

Председатель учебно-методической
комиссии физического факультета,

профессор

__________________ В.Л. Дербов


__________________ 2006 г.



УТВЕРЖДАЮ:

Проректор по учебной работе,

профессор

______________Е.М. Первушов


__________________ 2006 г.

СОГЛАСОВАНО:

Декан физического факультета,

профессор Д.А. Зимняков



Вид учебной работы
Бюджет времени по формам обучения, час

очная
очно-заочная
заочная

полная программа
ускорен-ные сроки
полная программа
ускоренные сроки

Аудиторные занятия, всего
68












в том числе: - лекции - лабораторные (практические) - семинарские
34

34












Самостоятельная работа студентов
17












Зачеты, +/-
-












Экзамены, +/-
+












Контрольные работы, количество
2












Курсовая работа, + /-
-














Заведующий кафедрой теоретической и

математической физики, профессор С.А. Смолянский


Автор: доцент кафедры теоретической и

математической физики, доцент, к.ф.-м.н. Ю.С. Гангнус

1. Организационно-методическое сопровождение

Дисциплина «Электродинамика сплошных сред» является заключительной частью курса электродинамики из цикла обще профессиональных дисциплин «Теоретическая физика». Целью курса является изучение теории электромагнитных процессов в различных средах.

Курс лекций предназначен для студентов 3-го курса физического факультета. Студенты должны усвоить основные законы и методы электродинамики и уметь применять их для решения конкретных задач. Курс опирается на полученные ранее знания по математике (математический анализ, методы математической физики, векторный анализ) и физике (классическая и релятивистская механика, электричество и магнетизм и оптика) и в свою очередь является основой специальных курсов по физике (радиофизика, электроника, электроника СВЧ и электроадиотехника).

Изучение теории идет дедуктивным методом, когда в основу изложения материала постулируется система уравнений Максвелла в вакууме для микрообъектов и после усреднения получаются уравнения для сплошных сред. Решения этих уравнений в диэлектрической и проводящей средах позволяет описать свойства электромагнитных волн и особенности их распространения. Анализируется механизм излучения электромагнитной энергии на примере поля осциллятора. Определяются механизмы поляризации и намагничивания и их характеристики для различных сред.. Вводятся связи между ними при переходе к рассмотрению движущихся сред. Анализируются следствия релятивистских эффектов первого порядка для движущихся диэлектриков и магнетиков.

Изложение магнитной гидродинамики опирается на использование уравнений непрерывности и Стокса и системы уравнений Максвелла. Рассматриваются проблемы устойчивости плазменных образований..

Важное значение в процессе обучения имеет самостоятельная работа студентов, на которую отводится часть часов учебного плана. Студентам рекомендуется выполнять более подробно промежуточные вычисления и решать указанные лектором задачи. Для повышения эффективности аудиторных занятий рекомендуется также повторять отдельные фрагменты предшествующих частей курса теоретической физики.

В результате усвоения курса студенты должны уметь:

- описывать и качественно объяснять динамику распространения электромагнитных волн в различных средах и плазме, предсказы­вать возможные следствия;
  • знать основные типы магнитогидродинамических уравнений и методы их решения;
  • уметь использовать решения уравнений для анализа процессов в плазме.

Для итогового контроля знаний по дисциплине предусмотрен экзамен по теоретической части и две контрольные работы по семинарским занятиям.


2. Тематический план учебной дисциплины


№ п/п
Наименование раздела, подраздела, темы лекции
Бюджет учебного времени
Форма те­кущего и итогового контроля

Всего
в том числе

лекции
лабора­торные и прак­тиче­ские
семи­нарские занятия
Само­стоя­тельная работа

1
2
3
4
5
6
7
8




1
Введение
1
1












2
Основные законы электродинамики
10
6



4
2



3
Приближение квазистационарности
10
4



6
2



4
Электростатическое поле.
10
4



6
2
Контр.раб.

5
Стационарное магнитное поле.
12
4



8
2



6
Электродинамика движущихся сред.
8
4



4
2



7
Основные уравнения гидродинамики.
8
4



2

2



8
Основные уравнения магнитной гидродинамики.
4
2



2
2
.

9
Проблемы устойчивости плазмы.
4
4






2
Контр.раб.

10

Заключение
1
1






1



Итого
68
34



32
17
экзамен


3. Содержание учебной дисциплины «Электродинамика сплошных сред»

1
Введение. Предмет и задачи дисциплины. Связь с другими курсами теоретической физики.

2.1
Потенциал электрического поля в неоднородной среде.Поляризация диэлектриков. Намагничивание сред. Уравнения Максвелла в вакууме и различных средах.

2.2
Уравнение непрерывности и закон сохранения электрического заряда. Работа сил и закон сохранения энергии. ЭМП в различных средах..

3
Приближение квазистационарности.

3.1
Квазистационарное ЭМП. Условия квазистационарности.

3.2
Скин- эффект. ЭМП осциллятора Излучение энергии осциллятором.

3.3
ЭМП в статическом пределе.

4
Электростатическое поле.

4.1
Свойства электростатического поля Силовые линии

Потенциал пространственных и поверхностных зарядов

4.2
Энергия электростатического поля. Пондеромоторные силы и их связь с энергией.

6
Электродинамика движущихся сред

6.1
Связь между векторами напряженности индукции и поляризации-намагничивания в случае движущихся сред..

6.2

Униполярная индукция. Опыты Вильсона и Эйхенвальда..

7
Основные уравнения гидродинамики.

7.1
Уравнение непрерывности и несжимаемая жидкость.

7.2
Уравнения Стокса и понятие вязкости.

8
Основные урпвнения магнитной гидродинамики

9
Проблемы устойчивости плазмы.

9.1
Устойчивый плазменный слой. Магнитное давление.

9.2
Устойчивость цилиндрического столба плазмы. Пинч эффект..

10

Заключение. МГД генератор. Проблема управляемой термоядерной реакции.


Раздел 4. Перечень основной и дополнительной литературы

Основная литература
  1. Терлецкий Я.П. Рыбаков Ю.П. Электродинамика. - М.: Физматлит, 2001.
  2. Ландау Л.Д. Лифшиц Е.М. Теория поля. . - М.: Наука, 2003.
  3. Ландау Л.Д. Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред.Ю

Дополнительная литература
  1. Тамм И.Е. Основы теории эллектричества.
  2. Власов А.А. Макроскопическая электродинамика.
  3. Ландау Л.Д.,Лифшиц Е.М. Теоретическая физика М.: т.2: Теория поля-М.: Физматлит, 2001.- Пригожин И. Неравновесная статистическая механика. - М.: УРСС, 2005.
  4. Алексеев Б.В. Физические принципы обобщенной больцмановской кинетической теории ионизованных газов // УФН, т. 173, с. 145, 2003.

Раздел 5. Перечень средств обучения

Стандартные технические средства отображения информации, предусмотренные для лекционных аудиторий.

Раздел 6. Вопросы к курсу
  1. Потенциал электрически нейтральной системы. Электрическое поле диполя..
  2. Потенциал электрического поля в неоднородной среде. Поляризация диэлектриков.
  3. Магнитный момент тока. Намагничеваемость сред.
  4. Уравнения Максвелла в неоднородных средах.
  5. Уравнение непрерывности и закон сохранения электрического заряда.Как
  6. Закон сохранения энергии электрического поля. ЭМП в однородных диэлектриках.
  7. ЭМП в однородных проводниках. Скин эффект..
  8. Потенциалы квазистационарного ЭМП
  9. Условия квазистационарности.
  10. ЭМП осциллятора. Излучение энергии осциллятором.
  11. Свойства электростатического поля. Силовые линиии ЭСП.
  12. Потенциал пространственных и поверхностных зарядов.
  13. Энергия ЭСП.Связь пондеромоторных сил с энергией ЭСП.
  14. Свойства стационарного магнитного поля..
  15. Потенциал и напряженность СМП. Магнитный момент тока..
  16. Энергия СМП. Коэффициенты индукции..
  17. Поляризация и намагничивание движущихся сред.
  18. Униполярная индукция.
  19. Опыты Вильсона и Эйхенвальда.
  20. Уравнения непрерывности и Стокса в гидродинамике.
  21. Основные уравнения магнитной гидродинамики.
  22. Устойчивость плоского плазменного столба.Магнитное давление.
  23. Устойчивость цилиндрического плазменного столба. Пинч эффект.


ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ.


1.Какие из перечисленных взаимодействий являются короткодействующими

а) гравитационные, б) электромагнитные, в) слабые.

2.Носителем какого из взаимодействий являются глюоны

а)электромагнитных, б) слабых, в) сильных.

3 Как выглядит ‘электрический дипольный момент


а) б) в)

4.Выберите правильную связь между поляризацией и электрической напряженностю для неподвижных сред


а) б) в)

5.Как связаны между собой векторы поляризации и намагничивания для движущихся сред


а) б) в)

6.Как связаны между собой электрические и магнитные характеристики для движущихся сред


а) б) в)

7.Выберите правильный вид уравнения непрерывности


а) б) в)

8.Как выглядит магнитный момент линейного тока

а) б) в)

9.Чем отличаются парамагнетики от диамагнетиков


а) б) в)

10.Какой вариант рисунка петли гистерезиса реализуется для ферромагнетиков


а) б) в)


11.Как связаны между собой магнитные проницаемость и восприимчивость


а) б) в)

12.

8.


Дополнения и изменения к рабочей программе на учебный год по дисциплине «Электродинамика сплошных сред»

В рабочую программу внесены следующие изменения:

Дополнения и изменения в рабочей программе обсуждены на заседании

кафедры теоретической и математической физики

« » 200_г. (протокол № ).

Заведующий кафедрой