Электродинамика

Язык
Русский
Трудоемкость
3 з.е.
Форма контроля

Экзамен

Образовательная программа

Основы электродинамики были заложены в 19-м веке Фарадеем, Ампером и др. Решающее значение для дальнейшего развития науки об электромагнетизме оказала формулировка уравнений электромагнитного поля Максвеллом. 

В начале 20-го века после разработки специальной теории относительности уравнениям Максвелла была дана релятивистски-инвариантная формулировка, позволяющая изучать электромагнитные явления в различных инерциальных системах отсчета. Большое значение на данном этапе оказали работы Эйнштейна, Лоренца, Минковского, Хэвисайда и др. Примерно в это же время Лиенаром и Вихертом были найдены решения уравнений Масквелла для потенциалов точечного заряда. 

В дальнейшем электродинамика развивалась неразрывно с практическим применением следовавших из нее свойств электромагнитных полей. Во второй четверти 20-го века были разработаны классическая теория синхротронного излучения, были созданы первые ускорители заряженных частиц. В конце 40-х годов В.Л. Гинзбургом были сформулированы основные принципы работы ондулятора — устройства, нашедшего широкое применение в наше время.

Современная электродинамика представляет собой одну из наиболее динамично развивающихся дисциплин. Это связано прежде всего с наличием огромного числа практических приложений в физике ускорителей, лазерной физике, физике плазмы, медицинской физике и др.

Цель дисциплины "Электродинамика" – изучить основы теории электромагнитных явлений в вакууме, овладеть навыками применения методов решения задач об электромагнитных полях, создаваемых сложными системами, в том числе с использованием ЭВМ.

Содержание курса
4 семестр
Электродинамика
Структура курса
Разделы Лекции
(ак.ч.)
Практика
(ак.ч.)
Часть 1. Основы специальной теории относительности (СТО)   3
1.1. Введение в электродинамику 1  
1.2. Введение в СТО 2  
1.3. Преобразования Лоренца в 4-мерной форме 2  
1.4. Тензоры в СТО 3  
Часть 2. Релятивистская формулировка теории э.-м. поля   4
2.1. Принцип наименьшего действия в СТО 3  
2.2. Заряд во внешнем электромагнитном поле     4  
2.3. Свойства электро-магнитного поля 3  
2.4. Уравнения Максвелла с токами и зарядами 2  
2.5. Законы сохранения в теории электро-магнитного поля и частиц 3  
Часть 3. Решение уравнений Максвелла   6
3.1. Плоские электромагнитные волны и их поляризация         4  
3.2. Решение уравнений Максвелла в фурье-представлении.  3  
3.3. Поля мультиполей. 3  
3.4. Запаздывающие потенциалы и потенциалы Лиенара-Вихерта 3  
3.5. Поля произвольно движущегося точечного заряда     4  
Часть 4. Излучение точечной заряженной частицы   4
4.1. Характеристики излучения частицы во внешнем электро-магнитном поле     4  
4.2. Спектральные характеристики синхротронного излучения 4  
4.3. Основные характеристики ондуляторного излучения 3  

Темы практических занятий:

  1. Математический аппарат СТО
  2. Релятивистская формулировка теории поля 
  3. Уравнения Максвелла и законы сохранения
  4. Решение уравнений Максвелла в фурье-представлении   
  5. Поля произвольно движущегося заряда и поля излучения
  6. Синхротронное и ондуляторное излучения

Перечень лабораторных работ:
Работы представляют собой компьютерное моделирование, выполняются в компьютерном классе кафедры ПФ 

1. Операции с векторами и матрицами в пакете «Mathematica»   
2. Операции с тензорами в пакете «Mathematica»
3. Решение уравнений движения заряда во внешних электромагнитных полях 
4. Исследование частотных характеристик электромагнитных волн
5. Исследование характеристик синхротронного излучения
6. Исследование характеристик ондуляторного излучения

Updated: 01.04.2024 - 15:55