Раздел 7. Поля, создаваемые движущимися зарядами
Учебная программа
Дисциплины ДС.07.1 «Специальная теория относительности»
по специальности 010801 «Радиофизика и электроника»
Нижний Новгород
2011 г.
1. Область применения
Данная дисциплина относится к специальным дисциплинам, преподается в 6 семестре.
2. Цели и задачи дисциплины
Содержание дисциплины направлено на усвоение студентами совокупности основных физических принципов, закономерностей и методов исследования, составляющих фундамент современной релятивистской теории. Практическая работа студентов по изучению дисциплины базируется на знаниях, приобретенных в курсах общей физики, классической электродинамики, математического анализа, дифференциальных уравнений, аналитической геометрии и высшей алгебры, векторного и тензорного анализа.
3. Требования к уровню освоения содержания дисциплины
В результате изучения дисциплины студенты должны овладеть:
· знанием основных принципов и уравнений (законов) электродинамики, а также релятивистской кинематики и механики движущихся тел;
· умением применять эти принципы и законы для решения конкретных физических задач.
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
| Виды учебной работы | Всего часов | Семестры |
| Общая трудоемкость дисциплины | ||
| Аудиторные занятия | ||
| Лекции | ||
| Практические занятия (ПЗ) | ||
| Семинары (С) | ||
| Лабораторные работы (ЛР) | ||
| Другие виды аудиторных занятий | ||
| Самостоятельная работа | ||
| Курсовой проект (работа) | ||
| Расчетно-графическая работа | ||
| Реферат | ||
| Другие виды самостоятельной работы | ||
| Вид итогового контроля (зачет, экзамен) | зачет | зачет |
5. Содержание дисциплины
5.1. Разделы дисциплины и виды занятий
| №п/п | Раздел дисциплины | Лекции | ПЗ (или С) | ЛР |
| 1. | Введение. | |||
| 2. | Кинематика СТО | |||
| 3. | Релятивистская механика. | |||
| 4. | Ковариантная формулировка уравнений Максвелла в вакууме для векторов поля. | |||
| 5. | Ковариантная запись силовых и энергетических соотношений в электродинамике | |||
| 6. | Движение заряженных частиц в электромагнитном поле. | |||
| 7. | Поля, создаваемые движущимися зарядами. | |||
| 8. | Электромагнитная масса и трудности классической теории электрона. | |||
| 9. | Электродинамика движущихся сред. |
5.2. Содержание разделов дисциплины
Раздел 1. Введение
Экспериментальные основы СТО. Принцип относительности в механике и электродинамике. Постулаты Эйнштейна. Ковариантность уравнений физики.
Раздел 2. Кинематика СТО
Преобразования Лоренца как следствие постулатов Эйнштейна и как преобразования поворота в четырехмерном пространстве, сохраняющие вид уравнений Максвелла. Инвариантность интервала. Относительность понятия одновременности двух событий. Собственное время объекта. Лоренцево сокращение длины движущегося отрезка. Закон сложения скоростей. Эффект Допплера.
Раздел 3. Релятивистская механика
Интеграл действия, функция Лагранжа, импульс и энергия свободной частицы. Четырехвекторы скорости, импульса и силы. Уравнения движения элементарной релятивистской частицы в трехмерной и четырехмерной формах записи. Примеры расчетов в динамике релятивистских частиц.
Раздел 4. Ковариантная формулировка уравнений Максвелла в вакууме для векторов поля
Тензор электромагнитного поля. Закон преобразования полей. Инварианты тензора электромагнитного поля.
Раздел 5. Ковариантная запись силовых и энергетических соотношений в электродинамике
Четырехвектор плотности силы Лоренца. Электромагнитный тензор энергии-импульса. Законы сохранения энергии и импульса.
Раздел 6. Движение заряженных частиц в электромагнитном поле
Элементарные частицы в СТО. Интеграл действия, функция Лагранжа, импульс, энергия и уравнение движения заряженной частицы в заданном электромагнитном поле. Движение в однородных статических полях. Дрейф частиц в неоднородном магнитном поле. Принципы построения ускорителей заряженных частиц
Раздел 7. Поля, создаваемые движущимися зарядами
Поле равномерно движущегося электрона. Потенциалы Льенара-Вихерта. Поле излучения неравномерно движущегося электрона. Дипольное приближение. Тормозное и синхротронное излучения. Излучение Вавилова-Черенкова.