План дисципліни "Фізика"
1. Основи термодинаміки
- Термодинаміка: загальні поняття, початкові положення, енергія робота, теплота, рівняння стану.
- Перший закон термодинаміки, теплоємність.
- Основні термодинамічні процеси, політропний процес, рівняння адіабати.
- Другий закон термодинаміки. Теореми Клаузіуса, ентропія.
- Термодинамічна теорія стійкості, необхідні і достатні умови для різних систем.
- Нерівноважна термодинаміка: гіпотеза локальної рівноваги.
- Рівняння балансу. Рівняння балансу ентропії, виробництво ентропії.
- Феноменологічні співвідношення і співвідношення симетрії коефіцієнтів.
2. Основи статистичної фізики
- Статистична фізика: статистичний ансамбль, функція розподілу, середнє по ансамблю .
- Рівноважні стани, принцип рівних ймовірностей.
- Мікроканонічний розподіл, статистичні температура і ентропія.
- Канонічний розподіл, статистичний інтеграл, вільна енергія.
- Зв'язок канонічного розподілу з термодінамікою.
- Ідеальний газ, статистичний інтеграл, вільна енергія, рівняння стану.
- Одночасткова функція розподілу, розподіл Максвелла по швидкостях.
- Барометрична формула Больцмана.
- Великий канонічний розподіл, великий статистичний інтеграл.
Навчально-методичний комплекс
3. Электричество и магнетизм.
-
История развития теории электричества и магнетизма, создание электродинамики сплошных среди.
Основные физические законы электричества и магнетизма, методология, рамки применимости. Закон Кулона.
-
Теорема Гаусса, предельные условия на поверхности разрыва характеристик поля.
Краевая задача электростатики в вакууме.
-
Электрический диполь.
-
Метод изображений.
-
Проводники в электрическом поле, электростатическая защита.
-
Диэлектрики, классификация и физика диэлектриков. Вектор поляризации, уравнения электростатики для сред,
граничные условия. Краевая задача электростатики для среды.
-
Термодинамика диэлектриков. Электрокалорический эффект.
-
Пондеромоторная сила в электростатике, тензор натяжений Максвелла.
-
Электрический ток. Закон сохранения заряда. Граничные условия на поверхности разрыва характеристик поля.
Законы Ома и Джоуля-Ленца для проводников. Проводимость в электролитах.
-
Стационарные токи в массивных проводниках.
-
Магнитные явления в природе, их физика. Сила Лоренца и сила Ампера. Закон Био-Саварра для элемента с током.
-
Магнитное поле линейного проводника с током. Замкнутый плоский виток с током в магнитном поле,
магнитный момент витка с током.
-
Векторный потенциал магнитостатического поля. Теорема про циркуляцию вектора магнитной индукции.
Уравнения магнитостатики, граничные условия на поверхности разрыва характеристик поля,
краевая задача магнитостатики токов в вакууме.
-
Потенциальная функция замкнутого витка с током во внешнем магнитном поле.
-
Элементарный замкнутый виток с током в магнитном поле.
-
Магнетики: классификация и физика магнитных явлений. Вектор намагниченности. Гиромагнитные явления.
Пара-, диамагнетики, ферромагнетизм. Намагниченность по Ланжевену, поле Вейса, домены и температура Кюри.
-
Уравнения магнитостатики в веществе, граничные условия на поверхности разрыва характеристик поля,
краевая задача магнитостатики в веществе.
-
Закон электромагнитной индукции. Принцип Ле-Шателье-Брауна. Магнитное поле квазистационарных токов.
Ток смещения. Система уравнений Максвелла, их анализ, граничные условия на поверхности разрыва характеристик поля.
Замыкающие соотношения.
-
Термодинамика магнетиков.
-
Пондеромоторная сила магнитного поля, максвеллов тензор натяжений.
-
Векторный и скалярный потенциалы электромагнитного поля. Калибровочная инвариантность уравнений электромагнитного поля.
Распространение электромагнитных волн.
-
Теорема Пойнтинга. Поток энергии электромагнитного поля. Уравнения энергии для электромагнитного поля.
-
Вибратор Герца.
-
Пондеромоторная сила для переменного электромагнитного поля, максвеллов тензор натяжений, импульс электромагнитного поля.
-
Тензор энергии-импульса электромагнитного поля, гипотезы Абрагама и Минковского. Сила Абрагама.
Элементы теории относительности.
-
Физические основы специальной теории относительности (СТO), экспериментальное подтверждение СТO, рамки применимости.
-
Системы отсчета. Принцип относительности Галилея и принцип относительности Эйнштейна. Постулаты СТO.
-
Частное преобразование Лоренца, интервал, пространство событий, парадоксы СТВ.
-
4-мерное пространство, метрика в СТО, 4- мерные векторы и тензоры в пространстве событий. Теорема сложения скоростей в СТО,
предельная скорость передачи сигнала. 4-мерные скорость и ускорение.
-
Основные законы динамики материальной точки в СТО.
-
4- мерные импульс и сила, релятивистское уравнение динамики материальной точки.
-
Собственная система отсчета. Связь между полевыми характеристиками: плотностью вещества,
плотностью заряда, электрическим током в разных системах отсчета.
4-мерный ток и уравнение сохранения заряда в 4-мерной трактовке.
-
4- мерный потенциал, первый и второй 4-мерные тензоры электромагнитного поля.
Формулы Минковского преобразования векторов напряженности электрического и магнитного полей
и векторов электрической и магнитной индукции при переходе из одной инерционной системы отсчета в другую.
-
4-мерная трактовка первой и второй пары уравнений Максвелла.
-
Поток невзаимодействующих частиц. Тензор энергий-импульсов, инвариантная форма уравнений
неразрывности и импульсов в 4-мерном пространстве.
-
Тензор и уравнения энергий-импульсов для сплошной среды без электромагнитного поля.
Общий вид тензора энергий-импульсов.
-
Тензор энергий-импульсов для электромагнитного поля в вакууме, уравнения энергий-импульсов для зарядов в вакууме.
-
Тензор энергий-импульсов для переменного электромагнитного поля в веществе.
Тензор энергий-импульсов в собственной системе отсчета, принцип Минковского,
уравнения энергии и импульсов для медленно движущихся сред.
-
Основы общей теории относительности, их основные постулаты. Уравнения гравитационного поля.
Гравитационный коллапс. Общие положения релятивистской космологии.
-
Физические основы квантовой механики, связь с классической механикой. Волновая функция, соотношение неопределенностей.
-
Вероятностный характер поведения квантовомеханических систем. Уравнения Шредингера.
Математический аппарат квантовой механики.
-
Одномерные движения частицы в квантовой механике. Квантовомеханический осциллятор.
Движение частицы в поле с центральной симметрией.
-
Квантовомеханическое описание атома.
Литература
-
Базаров И.П. Термодинамика. М.: Наука, 1973.
-
Воронин Г.Ф. Основы термодинамики. Изд-во МГУ, 1987.
-
Базаров И.П., Геворкян Э.В., Николаев П.Н. Неравновесная термодинамика и физическая кинетика. Изд-во МГУ, 1989.
-
Терлецкий Я.П. Статистическая физика. Изд-во МГУ, 1978.
-
Тамм И.Е. Основы теории электричества. М., Наука, 1976.
-
Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. М., Наука, 1982.
-
Левич В. Г., Вдовин Ю.А., Мямлин В.А. Курс теоретической физики. Т.2. Электромагнитные процессы в веществе.
Квантовая механика. М.: Физматгиз, 1962.
-
Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория поля. М.: Наука, 1988.
-
Иродов И.Е., Савельев И.В., Замша О.И. Сборник задач по общей физике. Изд-е 3-е. М.: Наука,1975.
-
Алексеев А.И. Сборник задач по классической электродинамике. М.:Наука, 1977.
-
Ландау Л.Д. Лифшиц Е.М. Статистическая физика. М.: Наука, 1995.
-
С. де Гроот, П. Мазур. Неравновесная термодинамика. М.: Мир. 1964.
-
Дьярмати И. Неравновесная термодинамика. М., 1974.
-
Левич В. Г. Курс теоретической физики. Т.1. Теория электромагнитного поля.
Теория относительности. Статистическая физика. М.: Физматгиз, 1962.
-
Батыгин В.В., Топтыгин И.Н. Сборник задач по электродинамике. М.: ФМЛ, 1962.
|