Часть вторая. Электричество и магнетизм, колебания и волны
Утверждено на заседании
кафедры ОФ и МОФ
Составила: ст. преподаватель И. В. Анисимова
ПРОГРАММА
Зачёта по курсу физики для студентов 3 курса ИМФИ отделения информатики на 1-й семестр 2011-2012 учебного года
Часть первая. Механика, молекулярная физика и термодинамика.
1. Материальная точка. Система отсчёта. Траектория. Радиус-вектор и его координаты. Путь и перемещение. Скорость и её модуль. Мгновенная скорость и средние скорости.
2. Ускорение (среднее, мгновенное). Составляющие ускорения (тангенциальное, нормальное).
3. Угловые характеристики вращательного движения (угол поворота, угловая скорость, угловое ускорение, период и частота вращения). Связь угловых и линейных величин. Разложение сложного движения на поступательное и вращательное.
4. Первый закон Ньютона. Инертность, инерциальные системы отсчёта. Принцип относительности Галилея. Второй закон Ньютона (в двух формах). Масса, сила, импульс. Принцип суперпозиции сил. Третий закон Ньютона. Примеры его нарушения.
5. Импульс материальной точки и системы материальных точек. Замкнутые системы. Закон сохранения импульса.
6. Работа и мощность. Кинетическая и потенциальная энергия. консервативные и диссипативные силы. Закон сохранения полной механической энергии в консервативных системах. Обобщённый закон сохранения энергии.
7. Динамика вращательного движения. Понятие абсолютно твёрдое тело, момент инерции, момент силы, момент импульса. Примеры момента инерции некоторых тел. Теорема Штейнера.
8. Основное уравнение динамики вращательного движения. Закон сохранения момента импульса. Кинетическая энергия вращающегося тела.
9. Преобразования Галилея. Принцип относительности Галилея. Постулаты специальной теории относительности. Преобразования Лоренца и следствия из них.
10. Основной закон релятивистской динамики материальной точки. Взаимосвязь массы и энергии.
11. Основное уравнение МКТ.
12. Газовые законы. Уравнение Менделеева-Клайперона.
13. Распределение Максвелла. Характерные скорости (средняя, среднеквадратичная, наиболее вероятная).
14. Распределение Больцмана. Барометрическая формула.
15. Внутренняя энергия газа. Первое начало термодинамики.
16. Теплоёмкость. Применение первого начала к изотермическому, изобарному и изохорному процессам.
17. Теплоёмкость. Адиабатный процесс. Энтропия, закон возрастания энтропии. Теорема Нернста – Планка.
18. Тепловые двигатели. Второе начло термодинамики в формулировке Кельвина и Клаузиуса. КПД тепловых машин.
19. Идеальная тепловая машина. Цикл Карно. Теорема Карно.
Часть вторая. Электричество и магнетизм, колебания и волны.
1. Электрический заряд и его свойства. Закон сохранения электрического заряда. Точечный заряд. Закон Кулона.
2. Напряжённость электростатического поля. Линии напряжённости. Принцип суперпозиции электростатических полей. Поток вектора напряжённости. Теорема Гаусса для электростатического поля в вакууме. Вычисление напряжённости электростатического поля с помощью теоремы Гаусса.
3. Теорема о циркуляции вектора напряжённости электростатического поля. Потенциальная энергия заряда в электростатическом поле. Потенциал. Вычисление работы через разность потенциалов. Эквипотенциальные поверхности. Связь напряжённости и потенциала. Вычисление напряжённости через разность потенциалов и разности потенциалов через напряжённость.
4. Типы диэлектриков и соответствующие им механизмы поляризации. Поляризованность диэлектрика. Напряжённость электростатического поля в диэлектрике. Понятия свободные и связанные заряды. Вектор электрической индукции (электрического смещения).
5. Электроёмкость. Конденсаторы. Различные виды электрической энергии.
6. Электрический ток. Условия возникновения и существования электрического тока. Сила и плотность тока. Сторонние силы. Источники тока. ЭДС, напряжение и разность потенциалов. Закон Ома для участка цепи. Сопротивление и проводимость. Закон Ома для неоднородного участка цепи. Соединение проводников. Правила Кирхгофа.
7. Магнитное поле и его характеристики. Линии магнитной индукции. Закон Био-Савара-Лапласа. Закон Ампера. Взаимодействие параллельных токов. Магнитное поле, образуемое движущемся зарядом. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца.
8. Циркуляция вектора индукции магнитного поля в вакууме. Закон полного тока и его применение для вычисления магнитных полей соленоида и тороида.
9. Поток вектора магнитной индукции. Теорема Гаусса для вектора магнитной индукции. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле.
10. Электромагнитная индукция. Опыты Фарадея. Закон Фарадея. Самоиндукция. Индуктивность контура. Взаимная индукция. Энергия магнитного поля.
11. Магнитные моменты электронов и атомов. Диа- и парамагнетики. Магнитное поле в веществе. Намагниченность. Напряжённость магнитного поля. Условия на границе раздела двух магнетиков.
12. Вихревое электрическое поля. Ток смещения. Уравнения Максвелла для электромагнитного поля.
13. Гармонические колебания и их характеристики. Гармонические колебания в механике (пружинный и математический маятники).
14. Гармонические колебания и их характеристики. Гармонические колебания в электричестве (колебательный контур).
15. Затухающие колебания (механические и электрические) и их характеристики.
16. Собственные и вынужденные колебания (механические и электрические). Резонанс, резонансная кривая. Добротность колебательной системы.
17. Сложение гармонических колебаний.
18. Взаимные превращения энергии при механических колебательных процессах.
19. Волны (механические и электромагнитные). Волновое уравнение, его решение. Перенос энергии волной.
Зав. кафедрой ОФ и МОФ, профессор В. А. Бетев