Электричество и магнетизм

Бакалавриат 2020/2021

Лучший по критерию «Полезность курса для Вашей будущей карьеры»

Лучший по критерию «Полезность курса для расширения кругозора и разностороннего развития»

Лучший по критерию «Новизна полученных знаний»

Статус: Курс обязательный (Физика)

Направление: 03.03.02. Физика

Кто читает: Департамент физики

Где читается: Санкт-Петербургская школа физико-математических и компьютерных наук

Когда читается: 1-й курс, 3, 4 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Преподаватели: Богословский Никита Александрович, Свинарев Федор Борисович, Шендерович Игорь Евгеньевич

Язык: русский

Кредиты: 9

Контактные часы: 144

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Целями освоения дисциплины «Электричество и магнетизм» являются формирование у студентов теоретических знаний и практических навыков по основам одного из разделов курса общей физики - основам теории электрических и магнитных явлений. Кроме того, дисциплина нацелена на формирование развитие умений, основанных на полученных теоретических знаниях, позволяющих на творческом уровне создавать и применять физические модели для решения исследования свойств механических объектов.

Цель освоения дисциплины

Целями освоения дисциплины «Электричество и магнетизм» являются формирование у студентов теоретических знаний и практических навыков по основам одного из разделов курса общей физики - основам теории электрических и магнитных явлений. Кроме того, дисциплина нацелена на формирование развитие умений, основанных на полученных теоретических знаниях, позволяющих на творческом уровне создавать и применять физические модели для решения исследования свойств механических объектов.

Планируемые результаты обучения

Умеет с помощью теоремы Гаусса или напрямую решать задачи о нахождении электрического поля в веществе и вакууме.
Знает теорему Био-Савара-Лапласа, может искать с её помощью или напрямую ток в различных конфигурациях.
Знает закон электромагнитной индукции, применяет его для решения задач.
Умеет находить решения в виде электромагнитных волн в простейших геометриях.
Умеет описывать колебательный контур на переменном токе.

Содержание учебной дисциплины

Тема 1.Электрический заряд. Электрическое поле в веществе
Предмет электродинамики. Электрический заряд, электрическое поле: закон сохранения заряда, принцип суперпозиции. Системы единиц. Роль модельных представлений в физике. Электрическое поле в веществе: проводники и диэлектрики в электрическом поле, поляризация диэлектриков, вектор электрической индукции. Теорема Гаусса для диэлектрика. Граничные условия для электрического поля.
Тема 2. Постоянный ток
Постоянный ток, магнитное поле постоянного тока в вакууме, магнитная индукция. Сила Лоренца и сила Ампера. Системы единиц. Закон Био-Савара, теорема о циркуляции. Магнитный момент витка с током, поле провода и соленоида.
Тема 3. Магнитное поле в веществе
Магнитное поле в веществе: вектор намагниченности и напряжённость. Теорема для циркуляции (второе уравнение Максвелла) для среды. Граничные условия для магнитного поля. Относительный характер электрического и магнитного полей, преобразование полей при смене системы отсчёта. Электромагнитная индукция, закон электромагнитной индукции. Вихревое электрическое и магнитное поле. Уравнения Максвелла в вакууме и среде.
Тема 4. Электромагнитные волны
Электромагнитные волны: излучение и распространение волн в вакууме, стоячие волны (резонаторы) в простейших геометриях. Электромагнитные волны на границе сред: преломление, скин-эффект, плазменная частота. Электрические флуктуации: тепловой и дробовой шум.
Тема 5. Переменный ток
Переменный ток, колебательный контур.

Элементы контроля

Контрольная работа
Экзамен
Экзамен проводится в устной форме офлайн.

Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация (3 модуль)
0.5 * Контрольная работа + 0.5 * Экзамен
Промежуточная аттестация (4 модуль)
0.5 * Контрольная работа + 0.5 * Экзамен

Программа дисциплины