Электричество и магнетизм. Часть 1 (Electricity and Magnetism. Part 1)

Moscow Institute of Physics and Technology

Курс посвящен изучению базовых законов электростатики и магнитостатики.

Что такое физика и зачем она нужна? Некоторые люди никогда не задаются таким вопросом. Некоторые считают, что физика нужна исключительно для создания приятных «штучек», например холодильников или мобильных телефонов. И они в чем-то правы, ведь сказал же Оскар Уайльд, что «Комфорт – это единственное, что может нам дать цивилизация». Для нас физика – это умение видеть и понимать окружающий мир, возможность творить то, о чем раньше даже и мечтать было сложно. Мы считаем, что для дальнейшего прогресса человечества необходимы ученые-физики, инженеры-физики и просто образованные люди. Мы готовы делиться нашими знаниями. 

Предлагаемый курс «Электричество и магнетизм. Часть 1» посвящен рассмотрению ключевых понятий электростатики и магнитостатики. Он включает в себя обсуждение уравнений Максвелла, записанных в статическом случае как внутри вещества, так и вне его, энергетических подходов для вычисления сил, действующих на объекты, находящиеся электростатическом или магнитном поле, а также рассмотрение свойств для постоянных токов.

Syllabus

Неделя 1. Электрический заряд. Закон Кулона. Системы единиц измерения Электростатическое поле.  Напряженность электрического поля. Поле точечного заряда. Кулоновское поле. Принцип суперпозиции электрических полей. Определение напряженности поля в точке наблюдения, находящейся на некотором расстоянии от диполя. Дипольный момент. Сила действующая на диполь во внешнем электростатическом поле. Закон сохранения заряда.

Неделя 2. Поток вектора. Теорема Гаусса. Примеры применения. Консервативность электростатического поля. Теорема о циркуляции. Потенциал. Нахождение потенциала диполя в произвольной точке. Потенциал шара, внесенного в электростатическое поле. Потенциал заряженного шара.

Неделя 3. Основы векторного анализа. Локальная связь между потенциалом и напряженностью поля. Градиент. Дифференциальная (локальная) форма теоремы Гаусса. Дивергенция. Теорема циркуляции в дифференциальной форме. Ротор. Формула Остроградского-Гаусса. Уравнение Пуассона. Уравнение Лапласа. Основная задача электростатики. Нахождение распределения потенциала по заданным граничным условиям. Теорема единственности. Метод электрических изображений.

Неделя 4. Электрическое поле в веществе. Проводники в электрическом поле. Поляризация диэлектриков. Вектор поляризации. Свободные и связанные заряды. Теорема Гаусса при наличии диэлектриков. Вектор электрической индукции. Поляризуемость и диэлектрическая проницаемость. Граничные условия на поверхности проводника и границе двух диэлектриков.

Неделя 5. Экзаменационная работа

Неделя 6. Электрическая ёмкость. Конденсаторы. Энергия электрического поля и её локализация в пространстве. Объёмная плотность энергии. Взаимная энергия зарядов. Энергия диполя в электрическом поле. Энергетический метод вычисления сил в электрическом поле.

Неделя 7. Постоянный ток. Сила и плотность тока. Закон Ома в интегральной и дифференциальной формах. Электродвижущая сила. Правила Кирхгофа. Работа и мощность постоянного тока. Закон Джоуля–Ленца. Объёмные токи.

Неделя 8. Магнитное поле постоянных токов в вакууме. Вектор магнитной индукции. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца. Сила Ампера. Закон Био–Савара. Магнитное поле равномерно движущегося точечного заряда. Рамка с током в магнитном поле. Магнитный момент тока. Теорема о циркуляции для магнитного поля в вакууме и её применение к расчету магнитных полей. Дифференциальная форма теоремы о циркуляции.

Неделя 9. Магнитное поле в веществе. Магнитная индукция и напряжённость поля. Вектор намагниченности. Токи проводимости и молекулярные токи. Теорема о циркуляции для магнитного поля в веществе. Граничные условия на границе двух магнетиков. Применение теоремы о циркуляции для расчёта магнитных полей.

Неделя 10. Финальная экзаменационная работа


Recommended Background

Слушателям курса необходимо владеть:
  • знаниями по физике в объеме школьной программы,
  • основами дифференциального и интегрального исчисления, 
  • основами векторного исчисления.

Suggested Readings

Основная литература
  1. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т. 3. – М.: Наука, 1996.
  2. Кингсеп А.С., Локшин Г.Р., Ольхов О.А. Курс общей физики. Т. 1.– М.: Физматлит, 2001.
  3.  Кириченко Н.А. Электричество и магнетизм. М.: МФТИ, 2011.

Дополнительная литература

  1. Фейнман Р.П. Фейнмановские лекции по физике. Выпуски 5, 6, 7. – М.: Мир, 1977.
  2. Парселл Э. Электричество и магнетизм. – М.: Наука, 1983.
  3. Горелик Г.С. Колебания и волны. – М.: Физматлит, 2006.
  4. Калашников С.Г. Электричество. – М.: Наука, 1997.
  5. Тамм И.Е. Основы теории электричества. – М.: Физматлит, 2003.

Course Format

Курс рассчитан на 10 недель, из которых 8 учебных и 2 экзаменационных. Учебные недели включают лекции, физические демонстрации и семинары с разбором задач.
Основные формулы и тезисы лекций представлены в виде кратких конспектов. Каждая учебная неделя содержит тест и 4 задачи для самостоятельного решения.
Экзаменационные недели включают тест и 5 задач.
В конце курса у слушателя есть возможность решить дополнительную контрольную работу из трёх задач повышенной сложности с ограничением по времени.

FAQ

Нужно ли куда-нибудь ездить или ходить чтобы учиться на курсе?
Нет. Все обучение проводится полностью дистанционно на сайте Coursera.

Получат ли учащиеся сертификаты по окончанию курса?
Да. Учащиеся, успешно закончившие обучение, получат электронный сертификат о прохождении курса с  подписями лекторов. Те, кто отучился на отлично, получат бумажный сертификат с подписью ректора МФТИ Николая Кудрявцева. А самым лучшим ученикам будут вручены памятные призы.

Куда можно задать вопросы о курсе?
Пишите по адресу mooc-feedback@mipt.ru

Бесплатно ли обучение на курсе
Да, обучение на курсе полностью бесплатно.

А где же уравнения Максвелла и остальная электродинамика?
Они будут представлены во второй части курса.

Когда можно записаться на курс?
Если Вы хотите просто смотреть лекции - в любой момент, пока курс открыт.

Если Вы хотите сертификат об успешном завершении курса, Вам необходимо вовремя выполнять задания. Присоединившиеся позднее чем через две недели после старта смогут набрать меньше баллов за весь курс, но также сохраняют шанс на получение сертификата.

Dates:
  • 17 February 2014, 10 weeks
  • Date to be announced, 10 weeks
Course properties:
  • Free:
  • Paid:
  • Certificate:
  • MOOC:
  • Video:
  • Audio:
  • Email-course:
  • Language: Russian Ru

Reviews

No reviews yet. Want to be the first?

Register to leave a review

Show?id=n3eliycplgk&bids=695438
NVIDIA
More on this topic:
Green_logo_edited Электричество и магнетизм. Часть 2 (Electricity and Magnetism. Part 2)
Курс освещает базовые законы электромагнитной индукции и электрических коле...
More from 'Physics':
Logo Шкалирование
Курс нацелен на развитие навыков моментальной оценки объекта.
Logo Разностные уравнение и задача Коши
Курс лекций посвящен изложению методов и теории разностных уравнений.
Logo Линейные дифференциальные уравнения и системы
Курс лекций посвящен изложению методов и теории дифференциальных уравнений.
Extpicture Основы работы в системе компьютерной алгебры Mathematica
В курсе рассмотрены вопросы использования пакета Mathematica для осуществле...
Extpicture Геометрический взгляд на специальную теорию относительности
В курсе излагаются основные понятия специальной теории относительности (СТО...
More from 'Coursera':
______________ Введение в биоинформатику (Introduction to Bioinformatics)
Курс «Введение в биоинформатику» адресован тем, кто хочет получить расширен...
Hk97 Моделирование биологических молекул на GPU (Biomolecular modeling on GPU)
Моделирование биологических молекул - одна из бурно развивающихся областей ...
Corporate-finance Основы корпоративных финансов (Fundamentals of Corporate Finance)
Мы рассмотрим принципы и модели финансового анализа компании, а также оценк...
Financial-markets-and-institutions1 Финансовые рынки и институты (Financial Markets and Institutions)
Вы узнаете, как функционируют финансовые рынки и финансовые институты. Каки...
History-of-economics История экономической мысли (History of Economic Thought)
Курс поможет осмыслить извечные проблемы жизни человека: богатство и беднос...

© 2013-2019