Электродинамика
| Вид материала | Документы |
- Е. В. Сметанин 2003 г. Рабочая программа, 74.32kb.
- Методика изучения электродинамики в школьном курсе физики раздел «электродинамика», 808.93kb.
- Методические указания по выполнению контрольных работ по курсу «Электродинамика сплошных, 35.47kb.
- Название дисциплины, 7.63kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины "теоретическая физика", 162.35kb.
- Механика и электродинамика пристеночной плазмы, 600.3kb.
- Лекция № Дата: Раздел: «Электродинамика», 42.01kb.
- Лекция № Дата: Раздел: «Электродинамика», 27.55kb.
- Лекция 12. Рассеяние света, 144.85kb.
- Лекция № Дата: Раздел: «Электродинамика», 53.33kb.
Наименование дисциплины: Электродинамика
Направление подготовки: 011800 Радиофизика
Профиль подготовки: Телекоммуникационные системы и технологии
Квалификация (степень) выпускника: бакалавр
Форма обучения: очная
Автор: д-р физ.-мат.наук, доцент, профессор кафедры теоретической физики А.Д.Смирнов.
1. Целями освоения дисциплины “Электродинамика” являются базовые знания по основам теории электромагнитного поля и навыки практического применения полученных знаний к решению прикладных задач.
2. Дисциплина “Электродинамика” является составной частью Б3. дисциплины “Теоретическая физика” и посвящена изучению теории электромагнитного поля в вакууме и основ специальной теории относительности. Полученные в курсе “Электродинамика” знания необходимы для дальнейшего изучения теории электромагнитных процессов в веществе в курсе “Электродинамика сплошных сред”, для изучения последующих курсов теоретической физики, специальных курсов теоретического и прикладного характера, а также для продолжения обучения в магистратуре по направлениям Физика и Радиофизика.
3. В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Знать:
-основные положения специальной теории относительности и динамики релятивистских частиц;
-физическое содержание уравнений Максвелла как основы теории электромагнитного поля;
-уравнения для потенциалов электромагнитного поля и их решения для статических и переменных во времени токах и зарядах,
-основные закономерности излучения электромагнитных волн движущимися зарядами.
Уметь:
-определять движение зарядов ( в том числе релятивистских ) в заданных электрических и магнитных полях,
-формулировать и решать задачи по нахождению электрических и магнитных полей по заданным зарядам и токам,
-применять приближенные методы для расчетов электромагнитных полей ( мультипольные разложения и др. ).
Владеть:
-навыками практического применения формул специальной теории относительности для описания релятивистских частиц (энергии-импульса частиц, времени жизни на лету и длин пробега, движения релятивистских зарядов в электрических и магнитных полях).
-навыками нахождения электрических и магнитных полей по заданным токам и зарядам,
-навыками вычисления мультипольных моментов простейших систем токов и зарядов,
-техникой расчетов интенсивностей излучения электромагнитных волн простейшими излучателями.
4. Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы, 108 часов.
5. Содержание дисциплины:
| № п/п | Раздел дисциплины |
| 1 | Введение |
| 1.1 | Электромагнитное взаимодействие как одно из четырех типов фундаментальных взаимодействий. Предмет изучения и границы применимости классической электродинамики. |
| 1.2 | Обзор основных формул векторного анализа. |
| 2 | Основы специальной теории относительности (СТО) |
| | Исходные принципы и понятия специальной теории относительности ( постулаты СТО, событие, интервал и причинно-следственные связи событий ). Преобразования Лоренца Следствия преобразований Лоренца ( относительность одновременности событий, замедление времени, сокращение длины, преобразование 3-х мерного вектора скорости ). Собственное время частицы. 4- скорость и 4- ускорение. Четырехмерные скаляры, векторы, тензоры. Динамика свободной релятивисткой частицы: действие, функция Лагранжа, энергия-импульс свободной частицы. Преобразования Лоренца для энергии-импульса частицы. |
| 3 | Основные уравнения электродинамики. |
| 3.1 | Заряд в электромагнитном поле: действие, функция Лагранжа, функция Гамильтона, уравнения движения. Тензор напряженностей электромагнитного поля. Преобразования напряженностей поля. Уравнение движения заряда в четырехмерной форме. Действие и лагранжиан электромагнитного поля. Уравнения Максвелла в четырехмерном виде. |
| 3.2 | Уравнения Максвелла в трехмерном виде. Дифференциальная и интегральная формы уравнений Максвелла. Физическое содержание уравнений Максвелла ( источники электрического и магнитного полей, циркуляция электрического поля и закон электромагнитной индукции Фарадея, циркуляция магнитного поля ). Уравнение непрерывности и закон сохранения электрического заряда. Калибровочная инвариантность электродинамики. Уравнения для потенциалов электромагнитного поля. Принцип калибровочной инвариантности в современной физике фундаментальных взаимодействий. Тензор энергии-импульса системы полей. Тензор энергии-импульса электромагнитного поля. Энергия и импульс электромагнитного поля. |
| 4 | Постоянные электрическое и магнитное поля |
| 4.1 | Электростатическое поле. Уравнения Пуассона. Потенциал и напряженность поля статической системы зарядов. Электростатическое поле системы зарядов на больших расстояниях. Дипольный и квадрупольный моменты системы. Энергия системы статических зарядов. Энергия взаимодействия заряженных тел. Энергия системы статических зарядов во внешнем поле. Диполь во внешнем поле. |
| 4.2 | Магнитное поле стационарных токов. Закон Био-Саварра. Магнитное поле системы замкнутых токов на больших расстояниях. Магнитный момент. Системы замкнутых стационарных токов во внешнем магнитном поле. Энергия магнитного момента в магнитном поле. Прецессия магнитного момента в магнитном поле. Теорема Лармора. |
| 5 | Переменное электромагнитное поле. |
| 5.1 | Свободное электромагнитное поле – электромагнитные волны. Условие поперечности. Плоские волны. Напряженности поля и поток энергии в плоской волне. Монохроматические волны. Плоская монохроматическая волна. Эллиптическая поляризация плоской монохроматической волны. Круговая и линейная поляризации. |
| 5.2 | Поле произвольно движущихся зарядов. Запаздывающие потенциалы. Поле произвольно движущихся зарядов на асимптотически больших расстояниях. Излучение. Дифференциальная и полная интенсивность излучения. Дипольное, магнито-дипольное и квадрупольное излучение. Условие применимости мультипольного разложения в теории излучения. Торможение излучением. Сила торможения излучением. |
| 5.3 | Поле одиночного заряда. Потенциал Лиенара-Вихерта. Излучение быстродвижущегося заряда. Угловая направленность излучения быстродвижущегося заряда. Синхротронное излучение. |
| 5.4 | Рассеяние электромагнитных волн свободным зарядом. Сечение рассеяния. Формула Томсона. Границы применимости классической теории рассеяния электромагнитных волн. Рассеяние электромагнитных волн заряженным осциллятором с учетом силы трения излучения. Зависимость сечения рассеяния от частоты падающего излучения. |
6.Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература:
1.М. М. Бредов, В. В. Румянцев, И. Н. Топтыгин. Классическая электродинамика. Лань, 2-е изд, 2003г.
2.Смирнов А.Д. Электродинамика. Сборник задач. (методические указания), ЯрГУ. 2004г.
б) дополнительная литература:
1.Терлецкий Я.П., Рыбаков Ю.П. Электродинамика. М. Высшая школа.
2.Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория поля. М: Наука.
3.Левич В.Г. и др. Курс теоретической физики. т.1 М: Наука.
4.Алексеев А.И. Сборник задач по классической электродинамике. М: Наука.
5.Батыгин В.В., Топтыгин И.Н. Сборник задач по электродинамике. М:Наука.
в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы:
1.Научная библиотека на сайте ссылка скрыта;
2.Каталог образовательных интернет-ресурсов на сайте ссылка скрыта;
3.Научная энциклопедия на сайте ссылка скрыта;
4.Научная энциклопедия на сайте ссылка скрыта.