«Γενική φυσική. Ηλεκτρομαγνητισμός" - μάθημα 2800 τρίψτε. από το MSU, εκπαίδευση 15 εβδομάδων. (4 μήνες), Ημερομηνία: 5 Δεκεμβρίου 2023.
μικροαντικείμενα / / December 08, 2023
Διάλεξη 1. Η ηλεκτρομαγνητική αλληλεπίδραση και η θέση της μεταξύ άλλων αλληλεπιδράσεων στη φύση. Ανάπτυξη της φυσικής του ηλεκτρισμού στα έργα του M.V. Lomonosov. Ηλεκτρικό φορτίο. Μικροσκοπικοί φορείς φόρτισης. Η εμπειρία του Millikan. Νόμος διατήρησης ηλεκτρικού φορτίου. Ηλεκτροστατική. Ο νόμος του Coulomb και η ερμηνεία του πεδίου. Διάνυσμα έντασης ηλεκτρικού πεδίου. Η αρχή της υπέρθεσης ηλεκτρικών πεδίων.
Διάλεξη 1. Διανυσματική ροή ισχύος ηλεκτρικού πεδίου. Ηλεκτροστατικό θεώρημα Ostrogradsky–Gauss, η αναπαράστασή του σε διαφορική μορφή. Δυναμικό ηλεκτροστατικού πεδίου. Δυνητικός. Κανονικοποίηση του δυναμικού. Σχέση μεταξύ του διανύσματος έντασης ηλεκτροστατικού πεδίου και δυναμικού. Έργο δυνάμεων ηλεκτροστατικού πεδίου. Δυνατότητα συστήματος φόρτισης.
Διάλεξη 3. Κυκλοφορία του διανύσματος έντασης ηλεκτρικού πεδίου. Το θεώρημα της κυκλοφορίας, η αναπαράστασή του σε διαφορική μορφή. Εξισώσεις Poisson και Laplace. Ηλεκτρικό δίπολο. Δυναμικό και ένταση πεδίου ενός διπόλου.
Διάλεξη 4. Αγωγοί σε ηλεκτροστατικό πεδίο. Ηλεκτροστατική επαγωγή. Αντοχή πεδίου στην επιφάνεια και στο εσωτερικό του αγωγού. Κατανομή φορτίου στην επιφάνεια ενός αγωγού. Ηλεκτροστατική προστασία. Σχέση φορτίου και δυναμικού ενός αγωγού. Ηλεκτρική χωρητικότητα. Πυκνωτές. Χωρητικότητα επίπεδων, σφαιρικών και κυλινδρικών πυκνωτών. Μια αγώγιμη μπάλα σε ομοιόμορφο ηλεκτροστατικό πεδίο.
Διάλεξη 5. Διηλεκτρικά. Δωρεάν και δεσμευμένες χρεώσεις. Διάνυσμα πόλωσης. Σχέση μεταξύ του διανύσματος πόλωσης και των δεσμευμένων φορτίων. Διάνυσμα ηλεκτρικής επαγωγής σε ένα διηλεκτρικό. Διηλεκτρική επιδεκτικότητα και διηλεκτρική σταθερά και ουσίες. Εξίσωση υλικού για διανύσματα ηλεκτρικού πεδίου. Θεώρημα Ostrogradsky–Gauss για τα διηλεκτρικά. Η διαφορική του μορφή. Οριακές συνθήκες για διανύσματα τάσης και ηλεκτρική επαγωγή. Διηλεκτρική μπάλα σε ομοιόμορφο ηλεκτρικό πεδίο.
Διάλεξη 6. Ενέργεια συστήματος ηλεκτρικών φορτίων. Ενέργεια αλληλεπίδρασης και αυτοενέργεια. Η ενέργεια του ηλεκτροστατικού πεδίου και η ογκομετρική του πυκνότητα. Ενέργεια ηλεκτρικού διπόλου σε εξωτερικό πεδίο. Θεραπευτικές δυνάμεις σε ηλεκτρικό πεδίο και μέθοδοι υπολογισμού τους. Σχέση μεταξύ των δυνάμεων με την ενέργεια του συστήματος φόρτισης.
Διάλεξη 7. Ηλεκτρονική θεωρία πόλωσης διηλεκτρικών. Τοπικό πεδίο. Μη πολικά διηλεκτρικά. Φόρμουλα Clausius–Mossotti. Πολικά διηλεκτρικά. Λειτουργία Langevin. Πόλωση ιοντικών κρυστάλλων. Ηλεκτρικές ιδιότητες των κρυστάλλων. Πυροηλεκτρικά. Πιεζοηλεκτρικά. Άμεσο και αντίστροφο πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο και η εφαρμογή τους. Σιδηροηλεκτρικά. Δομή τομέα σιδηροηλεκτρικών. Υστέρηση. Σημείο Κιουρί. Εφαρμογή σιδηροηλεκτρικών.
Διάλεξη 8. Σταθερό ηλεκτρικό ρεύμα. Τρέχουσα αντοχή και πυκνότητα. Τρέχουσες γραμμές. Ηλεκτρικό πεδίο σε αγωγό μεταφοράς ρεύματος και οι πηγές του. Εξίσωση συνέχειας. Προϋπόθεση να είναι σταθερό το ρεύμα. Ηλεκτρική τάση. Ο νόμος του Ohm για ένα τμήμα ενός κυκλώματος. Ηλεκτρική αντίσταση. Ο νόμος του Ohm σε διαφορική μορφή. Ειδική ηλεκτρική αγωγιμότητα μιας ουσίας.
Διάλεξη 9. Ρεύματα σε συνεχή μέσα. Γείωση. Λειτουργία και ισχύς DC. Ο νόμος Joule–Lenz και η διαφορική του μορφή. Εξωτερικές δυνάμεις. Ηλεκτροκινητική δύναμη. Ο νόμος του Ohm για ένα κλειστό κύκλωμα. Διακλαδισμένες αλυσίδες. Οι κανόνες του Kirchhoff. Παραδείγματα εφαρμογής τους.
Διάλεξη 10. Μαγνητοστατικά. Αλληλεπίδραση ρευμάτων. Τρέχον στοιχείο. Ο νόμος Biot-Savart-Laplace και η ερμηνεία του πεδίου. Διάνυσμα επαγωγής μαγνητικού πεδίου. Η επίδραση ενός μαγνητικού πεδίου σε ένα ρεύμα. Ο νόμος του Ampere. Θεώρημα για την κυκλοφορία του διανύσματος επαγωγής μαγνητικού πεδίου. Διαφορική μορφή του θεωρήματος κυκλοφορίας. Δίνη φύση του μαγνητικού πεδίου. Η εξίσωση είναι div B = 0. Η έννοια του διανυσματικού δυναμικού. Σχετικιστική φύση των μαγνητικών αλληλεπιδράσεων.
Διάλεξη 11. Το στοιχειώδες ρεύμα και η μαγνητική του ροπή. Μαγνητικό πεδίο στοιχειώδους ρεύματος. Στοιχειώδες ρεύμα σε μαγνητικό πεδίο. Μαγνητικό πεδίο κινούμενου φορτίου. Αλληλεπίδραση κινούμενων φορτίων. Δύναμη Lorentz. Εφέ Hall.
Διάλεξη 12. Διανυσματική ροή μαγνητικής επαγωγής (magnetic flux). Συντελεστής αυτοεπαγωγής (επαγωγή). Ο συντελεστής αμοιβαίας επαγωγής δύο κυκλωμάτων. Λειτουργία δυνητικού ρεύματος. Δυνάμεις που δρουν σε ένα κύκλωμα μεταφοράς ρεύματος. Αλληλεπίδραση δύο κυκλωμάτων με ρεύμα.
Διάλεξη 13. Ηλεκτρομαγνητική επαγωγή. Ο νόμος του Faraday της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής και η διαφορική του μορφή. Ο κανόνας του Lenz. Επαγωγικές μέθοδοι μέτρησης μαγνητικών πεδίων. Τόκι Φούκο. Το φαινόμενο της αυτεπαγωγής. Επιπλέον ρεύματα κλεισίματος και θραύσης. Μαγνητική ενέργεια ρεύματος. Μαγνητική ενέργεια συστήματος κυκλωμάτων ρεύματος. Η ενέργεια του μαγνητικού πεδίου και η ογκομετρική του πυκνότητα.
Διάλεξη 14. Μαγνητικά. Η έννοια των μοριακών ρευμάτων. Το διάνυσμα μαγνήτισης μιας ουσίας και η σύνδεσή της με μοριακά ρεύματα. Διάνυσμα ισχύος μαγνητικού πεδίου. Μαγνητική διαπερατότητα και μαγνητική επιδεκτικότητα μιας ουσίας. Εξίσωση υλικού για διανύσματα μαγνητικού πεδίου. Οριακές συνθήκες για διανύσματα έντασης και επαγωγής μαγνητικού πεδίου. Μαγνητική προστασία. Η επίδραση του σχήματος ενός μαγνήτη στη μαγνήτισή του.
Διάλεξη 15. Ταξινόμηση μαγνητικών υλικών. Διαμαγνήτες, παραμαγνήτες και σιδηρομαγνήτες. Κλασική περιγραφή του διαμαγνητισμού. Larmor μετάπτωση. Παραμαγνητισμός. Η θεωρία του Langevin. Μικροσκοπικοί φορείς μαγνητισμού. Μαγνητομηχανικό πείραμα του Αϊνστάιν-ντε-Χάας. Μηχανομαγνητικό πείραμα Barnett. Γυρομαγνητική αναλογία.
Διάλεξη 16. Σιδηρομαγνήτες. Αυθόρμητη μαγνήτιση και θερμοκρασία Κιουρί. Δομή τομέα. Υστέρηση μαγνήτισης, καμπύλη Stoletov. Υπολειμματική επαγωγή και καταναγκαστική δύναμη. Εξάρτηση μαγνήτισης από τη θερμοκρασία. Δυνάμεις που δρουν σε μαγνήτες σε μαγνητικό πεδίο.
Διάλεξη 17. Οιονεί ακίνητα ρεύματα. Προϋποθέσεις οιονεί στασιμότητας. Μεταβατικές διεργασίες σε κυκλώματα RC και LC. Ηλεκτρομαγνητικές δονήσεις. Ταλαντωτικό κύκλωμα. Φυσικοί κραδασμοί σε ένα κύκλωμα. Εξίσωση αρμονικών δονήσεων. Ενέργεια που αποθηκεύεται στο κύκλωμα. Απόσβεση ταλαντώσεων. Δείκτης εξασθένησης. Ωρα χαλάρωσης. Λογαριθμική μείωση απόσβεσης. Συντελεστής ποιότητας περιγράμματος. Ταλαντώσεις σε συζευγμένα κυκλώματα. Μερικές ταλαντώσεις και οι συχνότητές τους. Κανονικές δονήσεις (modes).
Διάλεξη 18. Αναγκαστικές ταλαντώσεις στο κύκλωμα. Η διαδικασία δημιουργίας εξαναγκασμένων ταλαντώσεων. Εναλλασσόμενο ημιτονοειδές ρεύμα. Ενεργητική, χωρητική και επαγωγική αντίσταση. Αντίσταση. Ο νόμος του Ohm για κυκλώματα εναλλασσόμενου ρεύματος. Μέθοδος διανυσματικού διαγράμματος και μέθοδος μιγαδικού πλάτους.
Διάλεξη 19. Συντονισμός τάσης. Τάσεις και ρεύματα σε συντονισμό. Πλάτος της καμπύλης συντονισμού. Συντονισμός ρευμάτων. Κανόνες Kirchhoff για κυκλώματα εναλλασσόμενου ρεύματος. Λειτουργία και τροφοδοσία AC. Αποτελεσματικές τιμές ρεύματος και τάσης.
Διάλεξη 20. Τεχνική εφαρμογή εναλλασσόμενων ρευμάτων. Γεννήτριες και ηλεκτροκινητήρες. Τριφασικό ρεύμα. Λήψη και χρήση περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου. Σύνδεση αστέρα και δέλτα περιελίξεων. Τάσεις φάσης και γραμμής. Μετασχηματιστής. Αρχή λειτουργίας, συσκευή, εφαρμογή. Συντελεστής μετασχηματισμού. Ο ρόλος του πυρήνα.
Διάλεξη 21. Ρεύματα υψηλής συχνότητας. Δερματικό αποτέλεσμα. Πάχος στρώσης δέρματος. Το σύστημα εξισώσεων του Maxwell ως γενίκευση πειραματικών δεδομένων. Ρεύμα αγωγιμότητας και ρεύμα μετατόπισης. Αμοιβαίοι μετασχηματισμοί ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων. Ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Κυματική εξίσωση. Διάνυσμα Umov-Poynting. Η ταχύτητα διάδοσης των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων.
Διάλεξη 22. Κλασική θεωρία ηλεκτρονικής αγωγιμότητας Drude – Lorentz. Η εμπειρία του Τόλμαν και του Στιούαρτ. Οι νόμοι του Ohm, του Joule-Lenz και του Wiedemann-Franz. Περιορισμοί της κλασικής ηλεκτρονικής θεωρίας. Η έννοια της θεωρίας ζωνών στερεών. Ενεργειακά επίπεδα και σχηματισμός ενεργειακών ζωνών. Αρχή Pauli. Στατιστικά Fermi–Dirac. Χαρακτηριστικά της δομής ταινίας διηλεκτρικών, ημιαγωγών και μετάλλων. Επεξήγηση της αγωγιμότητας των στερεών με χρήση της θεωρίας ζωνών.
Διάλεξη 23. Ημιαγωγοί. Εγγενής και ακαθαρσιακή αγωγιμότητα ημιαγωγών. Ημιαγωγοί τύπου P και n, διασταύρωση pn. Εφαρμογές ημιαγωγών: διόδους ημιαγωγών, τρανζίστορ, φωτοδίοδοι, φωτοαντιστάσεις. Φαινόμενα επαφής. Διαφορά δυναμικού επαφής. Θερμοηλεκτρισμός. Θερμοκινητική δύναμη. Θερμοστοιχεία. Φαινόμενο Peltier. Το φαινόμενο Thomson. Υπεραγωγιμότητα. Βασικές ιδιότητες υπεραγωγών. Μαγνητική επαγωγή μέσα σε έναν υπεραγωγό. Εφέ Meissner. Κρίσιμο πεδίο. Υπεραγωγιμότητα υψηλής θερμοκρασίας. Εφαρμογή υπεραγωγών.
Μάθημα «Ατμοστρόβιλοι πυρηνικών σταθμών. Μέρος 1. Θεωρία Θερμικής Διεργασίας» έχει σκοπό να αποκτήσει συστηματική γνώση σχετικά με την αρχή λειτουργίας, τη δομή και τη θεωρία της θερμικής διεργασίας ατμοστρόβιλοι πολλαπλών σταδίων κορεσμένου ατμού πυρηνικών σταθμών και ο σχηματισμός δεξιοτήτων και ικανοτήτων για την εκτέλεση τυπικών θερμικών υπολογισμών του στροβίλου βήματα.
4,2