МИНОБРНАУКИ РОССИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Алтайский государственный университет»

Электродинамика
рабочая программа дисциплины

Закреплена за кафедройКафедра радиофизики и теоретической физики
Направление подготовки03.03.02. Физика
Форма обученияОчная
Общая трудоемкость3 ЗЕТ
Учебный план03_03_02_Ф-3-2020
Часов по учебному плану 108
в том числе:
аудиторные занятия 42
самостоятельная работа 39
контроль 27
Виды контроля по семестрам
экзамены: 5

Распределение часов по семестрам

Курс (семестр) 3 (5) Итого
Недель 19
Вид занятий УПРПДУПРПД
Лекции 18 18 18 18
Практические 24 36 24 36
Сам. работа 39 27 39 27
Часы на контроль 27 27 27 27
Итого 108 108 108 108

Программу составил(и):
ст. преподаватель, Чернов Александр Александрович

Рецензент(ы):
к.ф.-м.н., доцент, Рудер Давыд Давыдович

Рабочая программа дисциплины
Электродинамика

разработана в соответствии с ФГОС:
ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ СТАНДАРТ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ ПО НАПРАВЛЕНИЮ ПОДГОТОВКИ 03.03.02 ФИЗИКА (УРОВЕНЬ БАКАЛАВРИАТА) Утвержден Приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 7 августа 2014 г. N 937

составлена на основании учебного плана:
03.03.02 Физика
утвержденного учёным советом вуза от 30.06.2020 протокол № 6.

Рабочая программа одобрена на заседании кафедры
Кафедра радиофизики и теоретической физики

Протокол от 06.06.2019 г. № 9/2018-19
Срок действия программы: 2019-2020 уч. г.

Заведующий кафедрой
д.ф.-м.н., профессор Лагутин Анатолий Алексеевич

Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году

Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для
исполнения в 2020-2021 учебном году на заседании кафедры

Кафедра радиофизики и теоретической физики

Протокол от 06.06.2019 г. № 9/2018-19
Заведующий кафедрой д.ф.-м.н., профессор Лагутин Анатолий Алексеевич

1. Цели освоения дисциплины

1.1.Приобретение студентами знаний, умений и навыков в соответствии с ФГОС ВО и учебному плану.
Формирование у студентов теоретических знаний и практических навыков по главным положениям классической теории электромагнитного поля в вакууме и веществе в соответствии с содержанием дисциплины.

2. Место дисциплины в структуре ООП

Цикл (раздел) ООП: Б1.Б.03

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ПК-1: способностью использовать специализированные знания в области физики для освоения профильных физических дисциплин
ОПК-3: способностью использовать базовые теоретические знания фундаментальных разделов общей и теоретической физики для решения профессиональных задач
В результате освоения дисциплины обучающийся должен
3.1.Знать:
3.1.1.основные понятия, законы, модели и задачи электродинамики; методы электродинамических исследований.
3.2.Уметь:
3.2.1.пользоваться основными понятиями, законами и моделями электродинамики; решать основные задачи электродинамики.
3.3.Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть):
3.3.1.по использованию основных законов и методов решения задач электродинамики.

4. Структура и содержание дисциплины

Код занятия Наименование разделов и тем Вид занятия Семестр Часов Компетенции Литература
Раздел 1. Уравнения Максвелла и законы сохранения
1.1. Ведение. Плотности электрического заряда и тока. Сила Лоренца и напряжённости электромагнитного поля. Скалярные уравнения Максвелла. Векторные уравнения Максвелла. Принцип суперпозиции. Граничные условия. Лекции 5 2 ОПК-3 Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л3.1, Л2.2, Л2.6, Л1.3
1.2. Закон сохранения и уравнение непрерывности для электрического заряда. Законы сохранения и уравнения непрерывности для энергии и импульса электромагнитного поля. Лекции 5 2 ОПК-3 Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л3.1, Л2.2
1.3. Математический аппарат. Уравнения Максвелла. Законы сохранения. Практические 5 4 ОПК-3 Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л3.1
1.4. Математический аппарат. Уравнения Максвелла. Законы сохранения. Сам. работа 5 4 ОПК-3 Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л3.1, Л2.2
Раздел 2. Электромагнитные потенциалы
2.1. Связь с напряжённостями поля и калибровка потенциалов. Уравнения Пуассона и Даламбера. Запаздывающие потенциалы. Потециалы Лиенара-Вихерта. Напряжённости поля точечного заряда. Лекции 5 1 ОПК-3 Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л3.1, Л2.2
2.2. Электромагнитные потенциалы. Поле точечного заряда. Практические 5 4 ОПК-3 Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л3.1, Л2.2
2.3. Электромагнитные потенциалы. Поле точечного заряда. Сам. работа 5 2 ОПК-3 Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л3.1, Л2.2
Раздел 3. Стационарные поля
3.1. Уравнения Максвелла для стационарных полей. Уравнения Пуассона. Закон Кулона. Законы Био-Савара и Ампера. Лекции 5 1 ОПК-3 Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л3.1, Л2.2
3.2. Разложение стационарных полей по мультиполям. Электрические и магнитные моменты. Собственная энергия и энергия взаимодействия. Лекции 5 1 ОПК-3 Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2
3.3. Уравнения для стационарных полей. Разложение по мультиполям. Энергия. Практические 5 4 ОПК-3 Л2.1, Л1.1, Л1.2
3.4. Уравнения для стационарных полей. Разложение по мультиполям. Энергия. Сам. работа 5 4 ОПК-3 Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л3.1, Л2.2
Раздел 4. Излучение и рассеяние электромагнитных волн
4.1. Волновые уравнения. Плоские и сферические волны. Монохроматические волны. Электрическое дипольное излучение. Реакция излучения. Излучение гармонического осциллятора. Лекции 5 1 ОПК-3 Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2
4.2. Общий случай излучения. Рассеяние волн. Сечение рассеяния. Рассеяние волн гармоническим осциллятором и их системой. Лекции 5 1 ОПК-3 Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2
4.3. Электромагнитные волны. Излучение волн. Рассеяние. Практические 5 4 ОПК-3 Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2
4.4. Электромагнитные волны. Излучение волн. Рассеяние. Сам. работа 5 4 ОПК-3 Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2
Раздел 5. Специальная теория относительности
5.1. Принцип относительности Эйнштейна. Преобразования Лоренца и их следствия. Четырёхмерный мир: события, мировые линии и интервалы. Четырёхмерные тензоры и дифференциальные операции. Лекции 5 1 ОПК-3 Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2
5.2. Ковариантная форма основных уравнений электродинамики. Преобразования напряженностей поля. Инварианты поля. Принцип наименьшего действия в электродинамике. Лекции 5 1 ОПК-3 Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2
5.3. Преобразования Лоренца.Четырёхмерный мир. Ковариантная форма уравнений электродинамики. Релятивистская динамика и электродинамика. Практические 5 8 ОПК-3 Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2
5.4. Ковариантная форма уравнений электродинамики. Релятивистская динамика и электродинамика. Сам. работа 5 4 ОПК-3 Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2
Раздел 6. Уравнения Максвелла и материальные соотношения в веществе
6.1. Осреднение микроскопических уравнений Максвелла. Проблема материальных уравнений. Поляризация и намагничение вещества. Обобщённый вектор электрической индукции. Лекции 5 1 ОПК-3 Л1.1, Л1.2, Л2.3, Л2.4, Л2.5
6.2. Среды без дисперсии. Простейшие материальные уравнения. Закон сохранения энергии. Среды с дисперсией. Тензор комплексной диэлектрической проницаемости. Формулы Крамерса-Кронига. Лекции 5 2 ОПК-3 Л1.1, Л1.2, Л2.3, Л2.4, Л2.5
6.3. Математический аппарат. Поляризация и намагничение вещества. Среды без дисперсии и с дисперсией. Практические 5 2 ОПК-3 Л1.1, Л1.2, Л2.3, Л2.4, Л2.5
6.4. Математический аппарат. Поляризация и намагничение вещества. Среды без дисперсии и с дисперсией. Сам. работа 5 3 ОПК-3 Л1.1, Л1.2, Л2.3, Л2.4, Л2.5
Раздел 7. Стационарные и квазистационарные поля и электрические токи в средах
7.1. Уравнения Максвелла и граничные условия для стационарных полей. Методы решения задач электростатики. Энергия заряженных проводников. Ёмкостные коэффициенты. Лекции 5 1 ОПК-3 Л1.1, Л1.2, Л2.3, Л2.4, Л2.5
7.2. Силы, действующие на проводники и диэлектрики. Закон Ома. Магнитное поле и энергия постоянных токов. Индуктивные коэффициенты. Лекции 5 1 ОПК-3 Л1.1, Л1.2, Л2.3, Л2.4, Л2.5
7.3. Уравнения для квазистационарного поля. Скин-эффект. Квазистационарный ток в линейных проводниках. Лекции 5 1 ОПК-3 Л1.1, Л1.2, Л2.3, Л2.4, Л2.5
7.4. Решение задач электростатики. Энергия и силы в электростатике. Постоянный ток и постоянное магнитное поле. Скин-эффект. Квазистационарный ток. Практические 5 4 ОПК-3 Л1.1, Л1.2, Л2.3, Л2.4, Л2.5
7.5. Решение задач электростатики. Энергия и силы в электростатике. Постоянный ток и постоянное магнитное поле. Скин-эффект. Квазистационарный ток. Сверхпроводимость. Ферромагнетизм. Флуктуационно-диссипативная теорема. Сам. работа 5 3 ОПК-3 Л1.1, Л1.2, Л2.3, Л2.4, Л2.5
Раздел 8. Электромагнитные волны в средах
8.1. Плоские электромагнитные волны в однородных средах. Излучение электромагнитных волн локализованным источником. Отражение и преломление волн. Волноводы. Лекции 5 1 ОПК-3 Л1.1, Л1.2, Л2.3, Л2.4, Л2.5
8.2. Плоские электромагнитные волны в однородных средах. Излучение электромагнитных волн локализованным источником. Отражение и преломление волн. Волноводы. Практические 5 6 ОПК-3 Л1.1, Л1.2, Л2.3, Л2.4, Л2.5
8.3. Плоские электромагнитные волны в однородных средах. Излучение электромагнитных волн локализованным источником. Отражение и преломление волн. Волноводы. Излучение Вавилова-Черенкова. Магнитная гидродинамика и физика плазмы. Сам. работа 5 3 ОПК-3 Л1.1, Л1.2, Л2.3, Л2.4, Л2.5
8.4. Срез знаний по всем разделам курса Экзамен 5 27 ОПК-3

5. Фонд оценочных средств

5.1. Контрольные вопросы и задания
Уравнения Максвелла и законы сохранения.
Электромагнитные потенциалы.
Стационарные электрические и магнитные поля.
Излучение и рассеяние электромагнитных волн.
Специальная теория относительности.
Уравнения Максвелла и материальные соотношения в веществе.
Стационарные и квазистационарные поля и электрические токи в средах.
Электромагнитные волны в средах.
5.2. Темы письменных работ (эссе, рефераты, курсовые работы и др.)
5.3. Фонд оценочных средств
См. приложение.
Приложения

6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература
6.1.1. Основная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л1.1 В. В. Батыгин, И. Н. Топтыгин Сборник задач по электродинамике и специальной теории относительности: учеб. пособие СПб.: Лань, 2010//ЭБ https://e.lanbook.com/book/544
Л1.2 М. М. Бредов, В. В. Румянцев, И. Н. Топтыгин Классическая электродинамика: учеб. пособие СПб.: Лань, 2003//ЭБ https://e.lanbook.com/book/606
Л1.3 Ю.Г. Пейсахович Классическая электродинамика: учеб. пособие Новосибирск: НГТУ, 2013//ЭБ http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=436255
6.1.2. Дополнительная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л2.1 А. И. Алексеев Сборник задач по классической электродинамике: учеб. пособие СПб.: Лань, 2008
Л2.2 В. В. Батыгин, И. Н. Топтыгин Современная электродинамика: учеб. пособие М.; Ижевск: Ин-т компьютер. исслед., 2003
Л2.3 В. В. Никольский, Т. И. Никольская Электродинамика и распространение радиоволн : учеб. пособие М. : Наука, 1989//ЭБ http://www.lib.asu.ru/
Л2.4 И. Н. Топтыгин Современная электродинамика: учеб. пособие М.; Ижевск: Ин-т компьютер. исслед., 2005
Л2.5 А. А. Власов Макроскопическая электродинамика: учеб. пособие М.: Физматлит, 2005 https://e.lanbook.com/book/48238
Л2.6 И.В. Савельев Основы теоретической физики (в 2 тт.). Том 1. Механика. Электродинамика: учеб. СПб.: Лань, 2016//ЭБ https://e.lanbook.com/book/71764
6.1.3. Дополнительные источники
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л3.1 А. А. Чернов Микроскопическая электродинамика. Часть 1: сборник тестовых заданий Барнаул: Азбука, 2012
6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет"
Название Эл. адрес
Э1 Электронно-библиотечная система издательства «Лань» https://e.lanbook.com
Э2 Электронно-библиотечная система «Университетская библиотека онлайн» http://biblioclub.ru/
Э3 Электронная библиотечная система Алтайского государственного университета http://elibrary.asu.ru
Э4 Электродинамика (на сервере кафедры РиТФ АлтГУ) https://theory.asu.ru/~chernov/электродинамика/
Э5 Запрягаев С. А. Электродинамика: курс лекций [Интернет-ресурс] / С. А. Запрягаев. – Воронеж: ВГУ НОЦ «ВПННС», 2003. – Режим доступа: http://www.rec.vsu.ru/rus/ecourse/eldin/ – Загл. с экрана. http://www.rec.vsu.ru/rus/ecourse/eldin/
Э6 Классическая электродинамика: раздел электронной библиотеки [Интернет-ресурс] / Образовательный проект А. Н. Варгина. – 2009. – Режим доступа: http://www.ph4s.ru/book_ph_elektromagn.html. – Загл. с экрана. http://www.ph4s.ru/book_ph_elektromagn.html
Э7 Яковлев В. И. Классическая электродинамика: учебное пособие. Ч.1 [Электронный ресурс] / В. И. Яковлев. – Новосибирск: НГУ ИТПМ, 2003. – 267 с. – Режим доступа: http://www.phys.nsu.ru/cherk/Eldin/KISHEAD.pdf. http://www.phys.nsu.ru/cherk/Eldin/KISHEAD.pdf
Э8 Яковлев В. И. Классическая электродинамика: учебное пособие. Ч.2 [Электронный ресурс] / В. И. Яковлев. – Новосибирск: НГУ ИТПМ, 2009. – 302 с. – Режим доступа: http://www.phys.nsu.ru/cherk/Eldin/Yakovlev2.pdf. http://www.phys.nsu.ru/cherk/Eldin/Yakovlev2.pdf
Э9 Электронный курс "Электродинамика" https://portal.edu.asu.ru/course/view.php?id=6961
6.3. Перечень программного обеспечения
Операционная система Windows или Linux
Пакет офисных приложений
Microsoft Office
7-Zip
AcrobatReader
6.4. Перечень информационных справочных систем

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Аудитория Назначение Оборудование
Учебная аудитория для проведения занятий лекционного типа, занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических), групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации, курсового проектирования (выполнения курсовых работ), проведения практик Стандартное оборудование (учебная мебель для обучающихся, рабочее место преподавателя, доска)
Помещение для самостоятельной работы помещение для самостоятельной работы обучающихся Компьютеры, ноутбуки с подключением к информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», доступом в электронную информационно-образовательную среду АлтГУ

8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины

см. ФОС в приложении