Адрес e-mail:

Электричество и магнетизм от профессора Булыгина

КУРС ЛЕКЦИЙ 

ПО ЭЛЕКТРИЧЕСТВУ И МАГНЕТИЗМУ:


Лекция №1 "Закон Кулона, напряженность электрического поля" от 4 сентября 2018 г.


Содержание лекции: электрический заряд, закон Кулона, электрическое поле, напряженность электрического поля одиночного заряда и диполя, теорема Гаусса




Лекция №2 "Теорема Гаусса, поле проводника, электрический потенциал" от 5 сентября 2018 г.


Содержание лекции: теорема Гаусса в интегральной и дифференциальной формулировках, электрическое поле плоскости, поле плоского конденсатора, электрическое поле в объеме и на поверхности металлического проводника, клетка Фарадея, электрический потенциал



Лекция №3 "Законы электростатики. Потенциал. Метод зеркальных изображений" от 11 сентября 2018 г.


Содержание лекции: демонстрации электостатического ветра и его реактивной силы, эквипотенциальности на поверхности металлического тела. Теорема о циркуляции электростатического поля в интегральной и дифференциальной формах. Потенциал электростатического поля. Разность потенциалов. Уравнение Пуассона. Уравнение Лапласа. Граничные условия. Метод зеркальных изображений. Потенциал одиночного заряда. Потенциал диполя. Метод изображений для многократных отражений. Метод изображений для случая металлического шара.



Лекция №4 "Диэлектрики, вектор электрической индукции" от 12 сентября 2018 г.


Содержание лекции: Метод зеркальных изображений (заряд вне металлической сферы). Диэлектрики. Электрическое поле в диэлектриках. Вектора поляризации и электрической индукции. Диэлектрическая восприимчивость и диэлектрическая проницаемость. Свободные и связанные заряды. Теорема Гаусса для поля в присутствии диэлектриков в интегральной и дифференциальной формах. Граничные условия для векторов электрической напряженности и электрической индукции на границе раздела двух диэлектриков. Емкость плоского конденсатора



Лекция №5 "Энергия электрического поля" от 18 сентября 2018 г.


Содержание лекции: Емкость плоского конденсатора с диэлектриком и без него. Сила, действующая на диполь, находящийся в электрическом поле. Опыт: втягивание диэлектрика в область сильного электрического поля. Превращение электрической энергии в механическую, опыт: взрыв проволочки. Энергия взаимодействия зарядов, энергия взаимодействия заряда и электростатического поля. Плотность силы, действующей на заряд, распределенный по поверхности проводника. Энергия диполя в электростатическом поле. Энергия электростатического поля (начало).



Лекция №6 "Законы электрического тока, магнитостатика" от 19 сентября 2018 г.


Содержание лекции: Плотность энергии электростатического поля в диэлектрике и вакууме. Энергетический метод нахождения электрических сил. Электрический ток, законы Ома и Джоуля-Ленца в интегральной и диффенциальной формах. Электродвижущая сила. Магнитостатика. Опыты Эрстеда и Ампера. Задача: растекание тока в объемной среде, нахождение сопротивления среды.



Лекция №7 "Магнитное поле" от 25 сентября 2018 г.


Содержание лекции: Магнитное поле вокруг проводника с током - демонстрации. Принцип суперпозиции для магнитного поля. Закон Био-Савара-Лапласа. Магнитное поле вокруг провода с током. Магнитное поле кольца (витка) с током. Электромагнитная постоянная и связь СГСЭ и СГСМ. Как измерить скорость света с помощью амперметра. Сила Ампера. Отклонение движущихся зарядов в магнитном поле. Демонстрация силы Лоренца. Расчет силы Лоренца. Магнитный момент. Сила, действующая на кольцевой ток в однородном магнитном поле.



Лекция №8 "Законы магнитного поля" от 26 сентября 2018 г.


Содержание лекции: Механический момент сил, действующих на виток с током в однородном поле. Магнитный момент соленоида. Действие силы на виток произвольной формы. Магнитный момент в неоднородном поле. Существуют ли "магнитные заряды". Теорема Гаусса для магнитного поля в интегральной и дифференциальной формах. Теорема о циркуляции магнитного поля в интегральной и дифференциальной формах. Сила действующая на магнитный момент в слабо-неоднородном поле.



Лекция №9 "Магнитное поле в веществе" от 2 октября 2018 г.


Содержание лекции: Поле соленоида. Поле тороидального соленоида. Магнитное поле в веществе. Демонстрация поляризации элементарных магнитных моментов в присутствии поля. Вектор намагничевания. Теорема о циркуляции магнитного поля в веществе в интегральной и дифференциальной форме. Магнитная восприимчивость и проницаемость. Парамагнетики, диамагнетики, ферромагнетики. Эффект Баркзаузена.



Лекция №10 "Магнитное поле в веществе (часть 2). Индукция" от 3 октября 2018 г.


Содержание лекции: Сила, действующая на магнетик в магнитном поле. Зависимость напряженности магнитного поля от индукции в диамагнениках, парамагнетиках, ферромагнетиках. Петля гистерезиса. Исчезновение ферромагнитных свойств при нагревании. Температура Кюри. Магнитное поле в сверхпроводнике. Эффект Мейсснера. Граничные условия на границе раздела магнетиков. Зависимость индукции поля в веществе от формы магнетика. Демонстрация различного влияния поля от формы магнетика. Демонстрация явлений электромагнитной индукции. Индукционный ток. Понятие потока магнитного поля. Электромагнитная ЭДС. Правило Ленца.



Лекция №11 "Электромагнитная индукция" от 9 октября 2018 г.


Содержание лекции: Сверхпроводники и их магнитные свойства. Расчет индукционных токов с помощью закона Био—Савара—Лапласа. Самоиндукция и взаимная индукция. Вихревые токи, или токи Фуко — вихревые индукционные токи, возникающие в проводниках при изменении пронизывающего их магнитного поля. Экстратоки размыкания. Наличие в электрической цепи индуктивности приводит к замедлению любого изменения тока в этой цепи. Подъёмная сила электромагнита.



Лекция №12 "Движение заряда в магнитном поле" от 10 октября 2018 г.


Содержание лекции: Сила, действующая на U-образный электромагнит. Демонстрация: пояс Роговского. Относительность магнитного и электрического полей. Движение заряда в электромагнитном поле. Движение электрона в постоянном магнитном поле. Лармаровская (циклотронная) частота. Радиус окружности, описываемой частицей при движении постоянном магнитном поле.



Лекция №13 "Движение заряда в магнитном поле. Колебательный контур (часть 1)" от 16 октября 2018 г.


Содержание лекции: Движение заряженной частицы в магнитном поле. Вращательные траектории. Теория циклотрона. Движение в скрещенном электрическом и магнитном полях. Эффект Холла. Колебательный контур. Уравнения электродинамики в единицах СИ. Уравнения процессов в колебательном контуре. Механическая аналогия с гармоническим осциллятором. Решение уравнения гармонического осциллятора. Апериодические решения. Условие возникновения колебаний в контуре.



Лекция №14 "Колебательный контур (часть 2)" от 17 октября 2018 г.


Содержание лекции: Периодические решения уравнения гармонического осциллятора. Формула Эйлера. Энергия в колебательном контуре. Добротность колебательного контура. Демонстрация колебаний в контуре. Фазовая картина колебаний. Вынужденные колебания. Возбуждающая ЭДС. Уравнение осциллятора с возбуждающей ЭДС. Получение решения уравнения осциллятора методом комплексных амплитуд. Демонстрация процесса установления вынужденных колебаний, биений в контуре. Демонстрация резонанса в колебательном контуре и изменение формы резонансной кривой в зависимости от изменения параметров контура.



Лекция №15 "Вынужденные колебания в контуре (часть 1)" от 23 октября 2018 г.


Содержание лекции: Решение уравнения осциллятора с возбуждающим напряжением. Нахождение частоты резонанса. Амплитуда колебаний при резонансе. Различные определения и физический смысл добротности. Постоянная времени. Соотношение неопределенности при колебательных процессах. Закон Ома для цепей с переменным током. Схема с последовательным подключением индуктивности и сопротивления. Импеданс. Адмиттанс. Схема с последовательным подключением индуктивности, емкости и сопротивления. Резонанс напряжений. Схема с параллельным подключением индуктивности и емкости. Резонанс токов.



Лекция №16 "Вынужденные колебания в контуре (часть 2)" от 24 октября 2018 г.


Содержание лекции: Схема с параллельным подключением индуктивности и емкости. Резонанс токов. Сила тока в цепи при резонансе токов. Демонстрация: молоток Маклакова. Автоколебания. Автоколебательный контур. Уравнение осциллятора с наведенными автоколебаниями. Крутизна управляющего напряжения. Уравнение гармонического колебания с затуханием. Параметрические колебания. Теорема Матье. Параметрический резонанс. Фазовая диаграмма L-q колебаний при параметрическом колебании. Применение векторной диаграммы в методе комплексных амплитуд.



Лекция №17 "Фурье-разложение, модуляция" от 30 октября 2018 г.


Содержание лекции: Векторные диаграммы. Тождественность методов комплексных амплитуд и векторных диаграмм. Мощность источника ЭДС возбуждающего колебания. Теорема Фурье. Спектр функции и ее разложение по гармоникам. Разложение непериодических функций. Интеграл Фурье. Прямое и обратное преобразование Фурье. Модулированное гармоническое колебание. Амплитудная и фазовая модуляция. Спектр колебания с амплитудной модуляцией. Опыт Мандельштама. Синтезирование колебаний произвольной формы.



Лекция №18 "Модуляция (часть 2). Уравнения Максвелла" от 31 октября 2018 г.


Содержание лекции: Векторная диаграмма амплитудной модуляции. Фазовая модуляция. Разложение функции при фазовой модуляции. Векторная диаграмма фазовой модуляции. Квадратичное детектирование. Еще один принцип неопределенности. Уравнения Максвелла. Теоремы Гаусса для электрического и магнитного полей. Закон электромагнитной индукции. Закон сохранения заряда. Теорема о циркуляции магнитного поля.



Лекция №20 "Энергия электромагнитных волн" от 7 ноября 2018 г.


Содержание лекции: Поперечность электромагнитной волны. Работа поля. Закон сохранения энергии, в применении к электромагнитной волне. Вектор Пойнтинга. Вектор Пойнтнинга в проводнике с током. Теорема Пойнтинга. Плоская гармоническая волна. Уравнение Пуассона.



Лекция №21 "Энергия поля в проводнике. Давление света" от 13 ноября 2018 г.


Содержание лекции: Уравнение Гельмгольца. Вектор распространения волны. Связь векторов напряженности магнитного и электрического полей в волне. Вектор Поинтнинга для тока в проводнике. Поле вокруг проводника. Вывод формулы Джоуля-Ленца. Давление электромагнитной волны. Демонстрация опыта Лебедева. Длинная линия с распределенными параметрами. Телеграфные уравнения.



Лекция №22 "Передача энергии по линии" от 14 ноября 2018 г.


Содержание лекции: Длинная линия находящаяся под гармоническим воздействием: телеграфные уравнения. Скорость распространения волны напряжения и волны тока в линии. Комплексные амплитуду силы тока и напряжения. Волновое число. Волновое сопротивление линии. Граничные условия для задачи распространения волны по длинной линии. Случай согласованной нагрузки. Случай закороченной линии. Значения амплитуд напряжения и силы тока. Демонстрация волн, распространяющихся в длинной линии. Волна, нормально падающая на идеальный проводник. Что же такое давление света? Величина давления излучения.



Лекция №23 "Волновод" от 20 ноября 2018 г.


Содержание лекции: Энергия и импульс поля. Вектор плотности импульса электромагнитной волны. Волноводы. Прямоугольный волновод. Формула волны в волноводе. Критическая частота прохождения волны через волновод. Демонстрация волн в открытом и закрытом волноводе. Объемный резонатор. Дискретный набор частот, возможный в резонаторе. Взаимодействие вещества с высокой проводимостью с падающей на него волной.



Лекция №24 "Плазма" от 21 ноября 2018 г.


Содержание лекции: Волна, падающая на поверхность с высокой конечной проводимостью. Глубина проникновения. Скин-эффект. Плазма. Демонстрация плазмы. Плазма как гармонический осциллятор. Плазменная частота. Взаимодействие плазмы и поля. Поляризация плазмы по действием поля. Диэлектрическая проницаемость плазмы. Полное внутренне отражение в плазме. Дебаевский радиус.



Лекция №25 "Дипольное излучение. Отражение и преломление волны на границе двух сред" от 27 ноября 2018 г.


Содержание лекции: Дипольное излучение. Зависимость мощности излучения от частоты. Отражение и преломление волны на границе двух сред. Вывод равенства углов падения и отражения. Принцип Ферма. Закон Снелиуса. Полное внутреннее отражение. Нарушенное полное внутреннее отражение.



Лекция №26 "Электромагнитные волны на границе раздела двух сред" от 28 ноября 2018 г.


Содержание лекции: Полное внутренне отражение на границе плазмы и среды. Условие полного отражения от границы плазмы и среды. Распространение радиоволн в атмосфере в случае длинных и коротких волн. Падение и преломление поляризованной волны на границе раздела. Волна не в плоскости падения. Формула Френеля. Волна в плоскости падения. Формула Френеля в этом случае. Поляризация волны при отражении. Угол Брюстера. Демонстрация отражения/преломления поляризованной волны в зависимости от угла падения.



Лекция №27 "Флуктуации напряжения на сопротивлении" от 28 ноября 2018 г.


Содержание лекции: Демонстрация осциллограммы флуктуаций напряжения (шума). Дробовой шум. Спектр случайной величины. Среднее значение случайной величины. Дисперсия. Распределение Пуассона как модель для описания флуктуаций напряжения. Абсолютное значение флуктуации. Относительное значение флуктуации. Демонстрация фильтрования шума. Шум Джонсона-Найквиста. Частота изменения характеристик электрона в решетке, ширина спектра. "Белый шум". Спектральная плотность мощности тепловых флуктуаций на резисторе. Формула Найквиста. Спектральная плотность мощности напряжения на комплексном сопротивлении в полосе частот.



Если вы заметили в тексте ошибку, выделите её и нажмите Ctrl+Enter.

МФТИ в социальных сетях

soc-vk soc-ig soc-fb soc-tw soc-li soc-li soc-yt
Яндекс.Метрика