Лекция магнетизм и электромагнетизм

Результаты обучения

В результате изучения данного курса слушатели:

  • узнают основные законы классической электродинамики и их связь с составляющей основу классической физики ньютоновской механикой, их теоретическое и экспериментальное обоснование, способы записи на различных языках математики, познакомятся с различными вариантами их проявления в явлениях природы и технических устройствах;
  • приобретут навыки использования изученных законов электродинамики при решения широкого класса расчетных задач, потенциально соответствующих их будущей профессиональной деятельности;
  • узнают о противоречиях между электродинамикой и ньютновской физикой, приводящих к необходимости частичного пересмотра оснований последней и перехода к релятивистскому описанию;
  • приобретут навыки компьютерного моделирования и проведения мини-исследований с использованием элементов научного поиска (в случае выполнения дополнительных заданий для самостоятельной работы, носящей творческий характер);
  • получат представление о мировоззренческих и методических аспектах основных концепций физики и их развитии.

Требования

Слушателям курса необходимо владеть знаниями по физике в объеме школьной программы, основами дифференциального и интегрального исчисления, основами векторного исчисления.

Необходимо иметь представление о ключевых понятиях электростатики и магнитостатики, таких как заряды, поля, принцип суперпозиции, уравнения Максвелла, записанные в статическом случае как внутри вещества, так и вне его, энергия электрического поля, энергетические подходы для вычисления сил, действующих на объекты, находящиеся электростатическом поле. Требуется представление о свойствах постоянного тока, в частности, законе Ома, правилах Кирхгофа и законе Джоуля-Ленца.

В курсе предполагается, что слушатели знакомы с законом Био-Савара-Лапласа и имеют представление о силе Лоренца и силе Ампера. Также необходимо владение основами векторного анализа, представление о понятиях градиента, дивергенции, ротора.

Программа курса

Раздел 1. ЭЛЕКТРОСТАТИКА

Введение в раздел
1.1. Электрические заряды в вакууме
1.2.  Интегральная и дифференциальная формы записей уравнений электростатики вакуума
1.3. Электростатическое поле при наличии проводников
1.4. Электростатическое поле при наличии диэлектриков
1.5. Энергия электростатического поля

Раздел 2. МАГНИТОСТАТИКА

Введение в раздел
2.1. Постоянный электрический ток
2.2. Электрический ток в различных средах
2.3.  Магнитные взаимодействия
2.4. Интегральная и дифференциальная формы записи уравнений магнитостатики вакуума
2.5. Магнитное поле в веществе

Раздел 3. ЭЛЕКТРОДИНАМИКА

Введение в раздел
3.1. Движения заряженных частиц в электрических и магнитных полях
3.2. Закон электромагнитной индукции Фарадея
3.3. Цепи переменного тока
3.4. Система уравнений Максвелла
3.5. Электромагнитные волны
Заключение. Электродинамика Максвелла – стартовая площадка для изучения современной физики

Формируемые компетенции

  • способность работать самостоятельно;
  • способность к познавательной деятельности;
  • способность к самоорганизации и самообразованию;
  • владением культурой мышления, способность к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения;
  • способность представлять адекватную современному уровню знаний научную картину мира на основе знания основных положений, законов и методов естественных наук и математики;
  • способность использовать основные приемы обработки и представления экспериментальных данных;
  • способность строить простейшие физические и математические модели приборов, схем, устройств и установок;
  • способность использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования готовностью участвовать в постановке и проведении экспериментальных исследований;
  • способность обосновывать правильность выбранной модели, сопоставляя результаты экспериментальных данных и полученных решений;
  • способность анализировать физические явления и процессы при решении профессиональных задач;
  • способность к проведению измерений и наблюдений, составлению описания исследований, подготовке данных для составления обзоров, отчетов и научных публикаций, составлению отчета по заданию, к участию во внедрении результатов исследований и разработок;
  • способность принимать научно-обоснованные решения на основе физики, осуществлять постановку и выполнять эксперименты по проверке их корректности и эффективности;
  • способность применять соответствующий физико-математический аппарат, методы анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования при решении профессиональных задач.
Ссылка на основную публикацию