- •Предисловие
- •Глава 1. Молекулярная физика
- •§1. Введение
- •§2. Температура
- •§3. Эмпирические законы
- •§4. Введение в теорию вероятностей
- •§5. Равновесное давление газа на стенку
- •§6. Распределение Максвелла
- •§7. Столкновения молекул, средняя длина свободного пробега
- •§8. Поток молекул через малое отверстие.
- •§9. Газ во внешнем поле, распределение Больцмана.
- •§10. Распределение Максвелла-Больцмана.
- •§11. Закон равнораспределения
- •§12. Процессы релаксации. Локальное равновесие
- •§13. Явления переноса
- •Глава 2. Термодинамика
- •§1. Введение
- •§2. Первый закон термодинамики
- •§3. Работа газа
- •§4. Теплоёмкость
- •§5. Термодинамические процессы
- •§6. Циклические процессы. К.п.д. тепловых машин
- •§7. Цикл Карно
- •§8. Тепловые насосы
- •§9. Давление насыщенного пара
- •§10. Второй закон термодинамики
- •§11. Реальные газы. Газ Ван-дер-Вальса
- •§12. Равновесие фаз. Диаграммы состояния
- •§13. Термодинамика излучения
- •§14. Примеры задач, заданий и контрольных по модулю «Молекулярная физика и термодинамика»
- •Задачи задания по модулю «Молекулярная физика и термодинамика»
- •Задачи контрольной
- •Задачи для семинарских занятий и для самостоятельного решения
- •Глава 3 Электричество и магнетизм
- •§1. Введение. Системы едениц
- •§2. Электрическое поле в вакууме
- •§3. Теорема Гаусса
- •§4. Типичные задачи электростатики
- •§5. Проводники в электрическом поле
- •§6. Электрическое поле в диэлектриках
- •§7. Электрическая ёмкость. Конденсаторы
- •§8. Электрический ток.
- •§9. Магнитное поле
- •§10. Методы расчета магнитных полей.
- •§11. Магнитное поле в веществе
- •§12. Граничные условия для В и Н
- •§13. Электромагнитная индукция
- •§14. Энергия магнитного поля
- •§15. Уравнения Максвелла
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Физический факультет Кафедра общей физики
КУРС ЛЕКЦИЙ «ФИЗИКА 2»
МОДУЛИ (МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА, ТЕРМОДИНАМИКА, ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ)
Новосибирск
2013
1
Кочеев А.А. Курс лекций Физика 2, (модули: Молекулярная физика, термодинамика, электричество и магнетизм), НГУ, Новосибирск, 2013. 86с.
Данное пособие является кратким изложением лекционного курса «Физика 2» читаемого студентам второго курса ФИТ в третьем семестре. В связи с изменением программы обучения по курсу «Физика», общий объём курса сократился до трех семестров. Это вызвало необходимость объединить в семестровом лекционном курсе разделы физики традиционно читаемые в разных семестрах. Так в данном курсе представлены разделы «Молекулярная физика», «Термодинамика», «Электричество и Магнетизм». Основная цель курса – дать представление об основных фундаментальных физических законах данных разделов физики, основных методах и подходах анализа физических явлений, показать методы решения основных задач, научить делать оценки, сформировать умение ориентироваться в широком круге явлений связанных с разделами курса. Учитывая важность разделов электродинамика, оптика и квантовая физика для будущей профессиональной деятельности выпускников факультета информационных технологий, был сокращен объём материала по молекулярной физике, термодинамике, с тем, что бы познакомить с основными закономерностями электростатики и магнитостатики. Это позволяет начинать следующий семестр с электродинамики.
Для более глубокого усвоения курса, приведены характерные задачи, часть из которых решены, остальные предлагаются для самостоятельного решения. Приведены так же задачи контрольных и заданий.
Курс лекций подготовлен в рамках реализации Программы развития НИУ НГУ на 20092018гг.
Новосибирский государственный университет, 2013г. Кочеев А.А. НГУ 2013
2
Оглавление |
|
Предисловие..................................................................................................................................... |
4 |
Глава 1. Молекулярная физика....................................................................................................... |
5 |
§1. Введение................................................................................................................................. |
5 |
§2. Температура............................................................................................................................ |
6 |
§3. Эмпирические законы ........................................................................................................... |
8 |
§4. Введение в теорию вероятностей......................................................................................... |
8 |
§5. Равновесное давление газа на стенку................................................................................. |
12 |
§6. Распределение Максвелла................................................................................................... |
13 |
§7. Столкновения молекул, средняя длина свободного пробега........................................... |
18 |
§8. Поток молекул через малое отверстие............................................................................... |
21 |
§9. Газ во внешнем поле, распределение Больцмана............................................................. |
22 |
§10. Распределение Максвелла-Больцмана............................................................................. |
23 |
§11. Закон равнораспределения................................................................................................ |
25 |
§12. Процессы релаксации. Локальное равновесие................................................................ |
26 |
§13. Явления переноса............................................................................................................... |
27 |
Глава 2. Термодинамика................................................................................................................ |
34 |
§1. Введение............................................................................................................................... |
34 |
§2. Первый закон термодинамики............................................................................................ |
34 |
§3. Работа газа............................................................................................................................ |
35 |
§4. Теплоёмкость........................................................................................................................ |
36 |
§5. Термодинамические процессы........................................................................................... |
38 |
§6. Циклические процессы. К.п.д. тепловых машин.............................................................. |
40 |
§7. Цикл Карно........................................................................................................................... |
43 |
§8. Тепловые насосы.................................................................................................................. |
44 |
§9. Давление насыщенного пара .............................................................................................. |
45 |
§10. Второй закон термодинамики........................................................................................... |
47 |
§11. Реальные газы. Газ Ван-дер-Вальса................................................................................. |
49 |
§12. Равновесие фаз. Диаграммы состояния........................................................................... |
53 |
§13. Термодинамика излучения................................................................................................ |
55 |
§14. Примеры задач, заданий и контрольных по модулю «Молекулярная физика и |
|
термодинамика»......................................................................................................................... |
58 |
Задачи задания по модулю «Молекулярная физика и термодинамика».................... |
58 |
Задачи контрольной......................................................................................................... |
59 |
Задачи для семинарских занятий и для самостоятельного решения.......................... |
59 |
Глава 3 Электричество и магнетизм............................................................................................ |
64 |
§1. Введение. Системы едениц................................................................................................. |
64 |
§2. Электрическое поле в вакууме........................................................................................... |
64 |
§3. Теорема Гаусса..................................................................................................................... |
66 |
§4. Типичные задачи электростатики...................................................................................... |
67 |
§5. Проводники в электрическом поле.................................................................................... |
69 |
§6. Электрическое поле в диэлектриках.................................................................................. |
70 |
§7. Электрическая ёмкость. Конденсаторы............................................................................. |
71 |
§8. Электрический ток............................................................................................................... |
73 |
§9. Магнитное поле.................................................................................................................... |
74 |
§10. Методы расчета магнитных полей................................................................................... |
76 |
§11. Магнитное поле в веществе.............................................................................................. |
78 |
§12. Граничные условия для В и Н.......................................................................................... |
79 |
§13. Электромагнитная индукция............................................................................................ |
81 |
§14. Энергия магнитного поля.................................................................................................. |
82 |
§15. Уравнения Максвелла ....................................................................................................... |
83 |
3
Предисловие
При формировании данного учебного пособия, кроме трудностей связанных с объединением в одном лекционном курсе различных разделов физики, существенной проблемой являлось отсутствие у многих студентов ФИТ нормального школьного образования по физике. Это привело к необходимости, начиная изложения со школьных основ доводить объём и уровень знаний до традиционных уровней «Общей физики» инженерных специальностей. К сожалению, в последние годы, из-за существенного сокращения школьного объема физики большинство первокурсников в начале занятий, в лучшем случае могут только «вспомнить формулу и подставить», умение творчески применять полученные знания, умение думать, анализировать появляются в лучшем случае к концу первого курса. В связи с этим теоретический материал сопровождается решением характерных задач, разбором явлений повседневной жизни связанных с разделами курса. Поскольку, глубокое понимание физических законов студентом происходит не только на лекциях и семинарах, а в основном путем самостоятельного решения задач, приведены задачи для самостоятельного решения.
4