Энергия и плотность энергии электромагнитного поля. Энергия, переносимая волной. Вектор Пойнтинга. Импульс поля

ПРОГРАММА

Государственного экзамена по физике (аннотированная)

МЕХАНИКА

Система отсчета. Описание движения материальной точки. Преобразование Галилея. Скорость и ускорение при движении по прямой, окружности и произвольной кривой. Угловые кинематические величины.

[2] §§1-4; [7] §§1, 2; [16] Гл. 1; [20] §1; [21] §§2.1, 3.5; [23] Гл. 8; [26] §§7-11, 14; [27] §§3-7.

Инерциальные системы отсчета. Сила и масса, их свойства. Законы Ньютона. Уравнения движения, начальные условия.

[2] §§9-14; [7] §§3.1, 4; [16] Гл.2; [20] §§2-4; [21] Гл.3; [23] Гл. 9, Гл. 12; [26] §§18, 20, 23, 25, 27; [27] §22.

Движение центра масс системы материальных точек и закон сохранения импульса системы. Реактивное движение. Связь закона сохранения импульса с однородностью пространства.

[2] §§18,19; [7] §9; [16] §27; [20] §9; [21] §6.1; [23] Гл. 10, §§1-3; [26] §26.

Момент импульса и момент силы. Закон изменения и закон сохранения момента импульса системы частиц. Связь закона сохранения момента импульса с изотропией пространства.

[2] §§30, 33, 38; [7] §11; [16] §29; [20] §10; [21] §6.2; [26] §§67, 68, 70; [27] §§25, 26.

Работа силы. Кинетическая и потенциальная энергия материальной точки и системы материальных точек. Закон сохранения механической энергии системы и его связь с однородностью времени.

[2] §§22-25; [7] §8; [16] §§18-24; [21] Гл. 5; [23] Гл. 4, Гл. 13, Гл. 14; [26] §28-31.

Поступательное и вращательное движение твердого тела. Момент инерции твердого тела относительно оси. Уравнение динамики вращения твердого тела (общий вид и относительно неподвижной оси). Кинетическая энергия вращения.

[16] §§36-39, 41-43; [21] §§8.1, 8.2; [26] §§12, 13, 87-89; [27] §§8-13.

Гравитационное поле. Закон всемирного тяготения. Опыты Кавендиша. Инертная и гравитационная массы.

[2] §55; [16] §§45-47; [21] §14.1; [23] Гл. 7; [26] §§73, 74.

Качественный анализ движения тела в сферически симметричном гравитационном поле. Законы Кеплера.

[2] §§55, 57, 61; [7] §§17-19; [20] §12; [21] §§9.6, 9.7; [25] §14; [26] §§75, 76.

Механическое равновесие и его устойчивость. Движение системы вблизи равновесия. Квазиупругие силы. Свободные колебания линейного гармонического осциллятора.

[2] §§39-41; [7] §38; [16] §§49-54; [21] Гл. 7, §§7.1, 7.2; [26] §§29, 69, 90, 135-137.

Свободные колебания линейного гармонического осциллятора при наличии жидкого трения. Параметры затухания колебаний.

[7] §40; [16] §§58, 59; [21] §§7.4-7.6; [26] §§137-139.

Вынужденные колебания гармонического осциллятора. Стационарный режим. Явление резонанса. Резонансная кривая (амплитудная характеристика).

[7] §41; [16] §60; [21] §7.7; [23] Гл. 23; [26] §§140-142.

Экспериментальные основания теории относительности. Инвариантность скорости света. Увеличение массы и времени жизни быстродвижущихся элементарных частиц.

[5] §§102, 103, 107; [17] §§45, 150, 151; [21] §§10.4-10.7; [23] Гл. 15, §§3, 4.

13. Принципы относительности Галилея и Эйнштейна. Постулаты Эйнштейна. Преобразования Лоренца и их следствия – сокращение длин и замедление времени в движущейся системе отсчета.

[5] §§101, 104-106; [10] §63; [16] §§63, 64; [21] Гл. 11; [23] Гл. 15, §§1, 2, 4-6; [26] §§57, 63.

Релятивистские импульс и энергия. Полная энергия системы. Частицы с нулевой массой покоя. Второй закон Ньютона в специальной теории относительности.

[5] §111; [10] §§64, 65; [16] §§67, 68, 70, 71; [21] Гл. 12; [26] §65.

ЭЛЕКТРОДИНАМИКА

Электрический заряд. Опыт и закон Кулона. Напряженность и потенциал электростатического поля. Принцип суперпозиции. Теорема Гаусса и ее применение в решении электростатических задач.

[1] §§1.1 - 1.5, 5.2; [4] §§3, 5-7, 17, 89, 90; [9] §§2, 3, 7, 8; [17] §§1-5, 6, 8, 11, 13, 14, 74; [28] §§1.1-1.4, 1.7-1.13, 2.1-2.6, 2.10; [29] §§1, 1.3, 6.3.

Электростатическое поле при наличии проводников. Емкость уединенного проводника и конденсатора. Электростатическое поле в диэлектриках. Энергия взаимодействия системы зарядов и энергия электростатического поля.

[1] §§1.6-1.9; [4] §§15, 26, 28-30; [9] §§5, 9, 15, 16; [17] §§7, 15-22, 24-30; [28] §§1.5, 2.8, 3.1, 3.2, 3.5, 9.1-9.5, 9.7-9.9; [29] §7.3, 18.1, 18.2.

Электрический ток, сила тока, плотность тока. Электрические цепи. Постоянный ток. Первое правило Кирхгофа.

[1] §§2.1, 2.5; [4] §40; [9] §§35-37; [17] §§31, 32, 36; [28] §§4.1, 4.2, 5.4.

Электродвижущая сила. Законы Ома и Джоуля-Ленца в интегральной и дифференциальной форме. Второе правило Кирхгофа.

[1] §§2.1-2.5, 3.1; [4] §§41-45; [9] §§35, 36, 38-41; [17] §§33-38, 77, 78; [28] §§4.3-4.10.

Постоянное магнитное поле в вакууме, его характеристики. Сила Лоренца. Взаимодействие токов, сила Ампера. Вихревой характер магнитного поля.

[1] §§4.1, 4.4; [4] §§49, 53; [9] §§42, 43; [17] §§39, 40, 44, 49; [28] §§6.1, 6.2.

Закон Био-Савара-Лапласа, закон полного тока и их применение к расчету магнитных полей.

[1] §§4.4-4.6; [4] §§50, 51; [9] §§42, 47, 49; [17] §§42, 47, 49, 50; [28] §§6.2, 6.4, 6.5.

Магнитный поток, индуктивность проводника. Энергия и плотность энергии магнитного поля.

[1] §§6.1, 8.1-8.6; [4] §§69, 70, 74, 76, 77; [9] §§60, 62, 63, 68-70, 72, 81; [17] §§53, 55, 57-59,

67; [28] §§7.9, 7.10, Гл. 10.

Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея, соответствующее уравнение Максвелла.

[1] §§7.1-7.4; [4] §§64-66; [9] §§76, 77; [17] §§60, 61, 63-65, 69; [28] §§7.1-7.5.

Система уравнений Максвелла в вакууме и веществе. Материальные уравнения. Граничные условия.

[1] §§9.2, 9.3; [4] §82; [9] §91; [17] §§71; [28] §§7.13; [29] §2.

Квазистационарные токи, условие квазистационарности. Переменная э.д.с., переменный ток. Сопротивление, емкость и индуктивность в цепи переменного тока. Работа и мощность в цепи переменного тока.

[1] §§10.1-10.4; [4] §§129, 131; [9] §§78, 80, 89; [17] §§88, 91, 92; [28] §§8.2-8.5.

Излучение электромагнитных волн (дипольное излучение). Волновое уравнение, скорость распространения волны. Плоские монохроматические волны. фазовая скорость. Шкала электромагнитных волн.

[1] §§12.1, 12.4, 12.5; [4] §§138, 139, 141; [5] §5; [9] §§99, 100; [17] §§105, 109, 110; [29] §§9, 10, 13.3.

Энергия и плотность энергии электромагнитного поля. Энергия, переносимая волной. Вектор Пойнтинга. Импульс поля.

[9] §§92, 103; [17] §§107, 108.

ОПТИКА