Магнитные свойства вещества

Магнитный диполь. Ориентация магнитного диполя в магнитном поле. Электрон в магнитном поле. Магнитная проницаемость вещества. Плотность энергии магнитного поля в веществе. Диамагнетизм и парамагнетизм. Ферромагнетизм. Применения ферромагнетиков. Электромагниты. Магнитные устройства хранения информации.

Тема 3. Электродинамика.

Электромагнитная индукция.

Связь электрического и магнитного полей. Закон Фарадея. Взаимная индукция двух контуров. Самоиндукция (индуктивность). Индуктивность соленоида. ЭДС самоиндукции. Электротехнические катушки индуктивности. Трансформаторы. Генераторы переменного тока. Электродвигатели.

Цепи переменного тока.

Связь между изменяющимися во времени напряжением и током для конденсатора и для катушки индуктивности. Источники синусоидального напряжения (тока). Цепь переменного тока. Комплексные амплитуды. Комплексные сопротивления (импедансы). Частотные зависимости импедансов. Нулевой и бесконечный суммарный импедансы. Закон Ома и законы Кирхгофа для цепи переменного тока. Колебательный контур. Собственные колебания. Затухающие колебания. Собственная частота, характеристическое сопротивление и добротность колебательного контура. Распространение электромагнитных колебаний по лестничной схеме. Фильтрация низких и высоких частот. Передающая линия как предельный случай лестничной схемы. Двухпроводная и коаксиальная линии. Волновое сопротивление и скорость распространения сигнала. Методы защиты от утечек сигналов.

Уравнения Максвелла.

Теоремы Гаусса для электрического и магнитного полей и закон электромагнитной индукции как первые 3 уравнения Максвелла. Физическое обоснование тока смещения. Четвертое уравнение Максвелла. Полнота системы уравнений Максвелла. Неинвариантность уравнений Максвелла относительно преобразований Галилея и инвариантность относительно преобразований Лоренца.

Электромагнитные волны.

Электромагнитная волна как следствие уравнений Максвелла. Плоская и сферическая волны. Мгновенная фаза. Монохроматическая волна. Частота. Фазовая скорость волны. Длина волны. Волновой вектор. Понятие о дисперсии и о групповой скорости. Энергия, переносимая электромагнитной волной. Вектор Пойтинга. Шкала электромагнитных волн. Особенности возбуждения, распространения и регистрации электромагнитных волн разных частотных диапазонов. Защита от проникновения низкочастотного, радиочастотного, СВЧ, КВЧ, квазиоптического, оптического, рентгеновского и g-излучений. Способы электромагнитной защиты. Распространение волн в пространстве. Принцип Гюйгенса. Интерференция волн. Когерентность. Дифракция волн. Модуляция электромагнитных колебаний. Аналоговая и цифровая модуляция. Кодирование и передача сигналов. Шумоподобные сигналы. Методы защиты информации, передаваемой при помощи электромагнитных волн.

Тема 4. Оптика.

Волновая оптика.

Особенности оптического диапазона длин волн. Свет. Естественные и искусственные источники света. Когерентность света. Интерференция света. Интерферометры. Атомы как источники света. Спонтанное и индуцированное излучение. Оптические резонаторы. Лазеры. Технические применения лазеров. Дифракция света на малых отверстиях. Зоны Френеля. Дифракционная решетка. Понятие о голографии. Голограммы. Модуляция света. Распространение световых волновых пакетов. Оптические методы передачи и обработки информации.

Геометрическая оптика.

Условия применимости геометрической оптики. Основные положения геометрической оптики. Принцип Ферма. Преломление. Показатель преломления. Линзы. Формула тонкой линзы. Увеличение и уменьшение изображений. Системы линз. Микроскоп. Телескоп. Перископ. Полное внутреннее отражение. Оптоволокно. Распространение световых сигналов по оптоволокну.

Тема 5. Молекулярная физика и термодинамика.

Молекулярная физика.

Основные положения молекулярно-кинетической теории. Количество вещества. Мера количества вещества. Число Авогадро. Средняя энергия и среднеквадратичная скорость молекул. Давление газа. Идеальный газ. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории. Температура. Постоянная Больцмана. Способы измерения температуры. Разные шкалы температур. Шкала Цельсия. Шкала Кельвина. Абсолютный ноль. Вывод уравнения Менделеева-Клайперона. Универсальная газовая постоянная.

Термодинамика.

Термодинамическое равновесие. Квазистатические процессы. Термодинамическое состояние. Уравнение Менделеева-Клайперона как простейшее уравнение состояния. Изотермический, изобарический и изохорический процессы. Диаграммы процессов. Работа, теплота, внутренняя энергия. Первое начало термодинамики. Внутренняя энергия идеального газа. Теплоемкость. Адиабатический процесс. Термодинамический цикл. Тепловые машины. Обратная тепловая машина (холодильник). КПД тепловой машины. Графический способ расчета КПД. Цикл Карно и максимальный КПД тепловой машины. Энтропия как функция состояния. Обратимые и необратимые процессы. Возрастание энтропии. Второе начало термодинамики. Агрегатные состояния вещества. Фазовые переходы. Реальные газы. Испарение и конденсация. Насыщенный пар. Кипение. Плавление и замерзания. Свойства жидкостей. Свойства твердых тел. Симметрия кристаллов.

Поиск по сайту: