Електродинаміка 2

Мета вивчення дисципліни − формування знань з електродинаміки, які є базовими для підготовки фахівців першого (бакалаврського) рівня для спеціальності 104 – Фізика і астрономія та для подальшого навчання, наприклад, для вивчення фізики ядра та елементарних частинок, фізики ядерних реакцій, фізиці ядерних реакторів, фізики плазми, загальної теорії відносності. Метою курсу є також формування та розвиток теоретичних знань в галузі теорії поля, спеціальної теорії відносності, теорії груп та практичних розрахунків, що базуються на сучасних моделях і методах.
Для досягнення цієї мети потрібно вирішити такі завдання:
студенти повинні опанувати знання про основні експериментальні данні на яких базується електродинаміка;
студенти повинні опанувати основні ідеї і методи сучасної теоретичної фізики на прикладі їх застосування до опису електродинамічних явищ;
студенти повинні опанувати знання з спеціальної теоріі відносності.
студенти повинні бути в змозі обґрунтувати релятивістську природу електродинаміки.
студенти повинні знати рівняння релятивістської електродинаміки.
студенти повинні сформувати розуміння необхідності опанувати знання з апарату теорії груп; 
студентів повинні бути підготовані до розуміння необхідності застосування теорії кантових полів в фізиці елементарних частинок.
 
 
Основні результати навчання
 
ПР01. Знати, розуміти та вміти застосовувати основні положення загальної та теоретичної фізики, зокрема, класичної, релятивістської та квантової механіки, молекулярної фізики та термодинаміки, електромагнетизму, хвильової та квантової оптики, фізики атома та атомного ядра для встановлення, аналізу, тлумачення, пояснення й класифікації суті та механізмів різноманітних фізичних явищ і процесів для розв’язування складних спеціалізованих задач та практичних проблем з фізики та/або астрономії.
ПР04. Вміти застосовувати базові математичні знання, які використовуються у фізиці та астрономії: з аналітичної геометрії, лінійної алгебри, математичного аналізу, диференціальних та інтегральних рівнянь, теорії ймовірностей та математичної статистики, теорії груп, методів математичної фізики, теорії функцій комплексної змінної, математичного моделювання.
ПР05. Знати основні актуальні проблеми сучасної фізики та астрономії.
ПР08. Мати базові навички самостійного навчання: вміти відшуковувати потрібну інформацію в друкованих та електронних джерелах, аналізувати, систематизувати, розуміти, тлумачити та використовувати її для вирішення наукових і прикладних завдань.
ПР26. Вміти  будувати теоретичні моделі ядерно-фізичних явищ і процесів для розв’язання фундаментальних і прикладних  задач фізики ядра та високих енергій.

 
Форми організації освітнього процесу та види навчальних занять
 
Модульні контролі, екзамен, лекції, практичні заняття
 
 
Тематика та види навчальних занять
 
Семестр 4
1 тиждень
Лекція № 1. Математичні основи  електродинаміки.
Практичне заняття № 1. Математичні основи  електродинаміки.
2 тиждень
Лекція № 2. Знаходження векторного поля по його диференціальним характеристикам.
 Практичне заняття № 2. Математичні основи  електродинаміки.
3 тиждень
Лекція № 3. Рівняння безперервності для зарядів.
Практичне заняття № 3. Математичні основи  електродинаміки.
4 тиждень
Лекція № 4. Відстань і проміжки часу.
Практичне заняття № 4. Знаходження векторного поля по його диференціальним характеристикам.
5 тиждень
Лекція №5. Система рівнянь Максвела-Лоренца.
Практичне заняття № 5. Знаходження векторного поля по його диференціальним характеристикам.
6 тиждень
Лекція №6. Потенціали електромагнітного поля.
Практичне заняття № 6. Поле нерухомих зарядів. 
7 тиждень
Лекція №7. Закони збереження енергії і іпмпульса в електромагнітному полі.
Практичне заняття № 7. Поле нерухомих зарядів.
8 тиждень
Лекція №8. Електростатичне поле.
Практичне заняття № 8. Поле нерухомих зарядів.
9 тиждень
Лекція №9. Електростатичне поле (продовження).
Практичне заняття № 9. Рівняння безперервності для зарядів.
10 тиждень
Лекція №10. Електромагнітне поле довільно рухомих зарядів.
Практичне заняття № 10. Рівняння безперервності для зарядів.
11 тиждень
Лекція №11. Електромагнітне поле довільно рухомих зарядів (продовження).
Практичне заняття № 11. Система рівнянь Максвела-Лоренца.
12 тиждень
Лекція №12. Теорія випромінювання.
Практичне заняття № 12. Система рівнянь Максвела-Лоренца.
13 тиждень
Лекція №13. Теорія випромінювання (продовження).
Практичне заняття № 13. Потенціали електромагнітного поля. 
14 тиждень
Лекція №14. Рух частинок в електромагнітних полях.
Практичне заняття № 14. Електростатичне поле.
15 тиждень
Лекція №15. Рух частинок в електромагнітних полях (продовження).
Практичне заняття № 15. Електромагнітне поле довільно рухомих зарядів.
 
Семестр 5
1 тиждень
Лекція № 1. Виникнення і значення теорії відносності.
Практичне заняття № 1. Перетворення Лоренца. 
2 тиждень
Лекція № 2. Постулати спеціальної теорії відносності Ейнштейна. 
Практичне заняття № 2. Закон додавання швидкостей Ейнштейна і перетворення кутів.
3 тиждень
Лекція № 3. Перетворення Лоренца.
Практичне заняття № 3. Інваріантність фізичних законів щодо перетворень Лоренца.
4 тиждень
Лекція № 4. Простіроподібні і часоподібні інтервали. 
Практичне заняття № 4. Скаляри, вектори і тензори у просторі Мінковського. 
5 тиждень
Лекція №5. Закон додавання швидкостей Ейнштейна і перетворення кутів.
Практичне заняття № 5. Скаляри, вектори і тензори у просторі Мінковського.
6 тиждень
Лекція №6. Абсолютні величини в теорії відносності.
Практичне заняття № 6. Скаляри, вектори і тензори у просторі Мінковського.  
7 тиждень
Лекція №7. Інваріантність фізичних законів щодо перетворень Лоренца.
Практичне заняття № 7. Механіка спеціальної теорії відносності.
8 тиждень
Лекція №8. Скаляри, вектори і тензори у просторі Мінковського. 
Чотиривимірні швидкість і прискорення.
Практичне заняття № 8. Механіка спеціальної теорії відносності. 
9 тиждень
Лекція №9. Принцип найменшої дії для вільної частинки у СТВ.
Практичне заняття № 9. Механіка спеціальної теорії відносності. 
10 тиждень
Лекція №10. Рівняння релятивістської динаміки.
Практичне заняття № 10. Енергія, імпульс, масса вільної частинки у СТВ.
11 тиждень
Лекція №11. Механіка системи частинок у СТВ.
Практичне заняття № 11. Енергія, імпульс, масса вільної частинки у СТВ.
12 тиждень
Лекція №12. Інваріантність заряду, чотиривимірний тік і рівняння безперервності.
Практичне заняття № 12. Енергія, імпульс, масса вільної частинки у СТВ.
13 тиждень
Лекція №13. Релятивістськи-іваріантне формулювання рівнянь для потенціалів. Поле заряду, що рухається.
Практичне заняття № 13. Тензор електромагнітного поля. Рівняння Максвела у коваріантній формі.
14 тиждень
Лекція №14. Тензор електромагнітного поля. Рівняння Максвела у коваріантній формі.
Практичне заняття № 14. Тензор електромагнітного поля. Рівняння Максвела у коваріантній формі.
15 тиждень
Лекція №15. Сила Лоренца, функції Лагранжа і Гамільтона частинки, що рухається в електромагнітному полі.
Практичне заняття № 15. Функції Лагранжа і Гамільтона частинки, що рухається в електромагнітному полі.

 
Самостійна робота
 
Самостійна робота складає 75 годин. Розподіл самостійної роботи за видами навчальних робіт:
1) підготовка до практичних занять — 60 годин;
2) підготовка до лекційних занять та до виконання контрольних завдань — 15 годин.
 
 
Процедура оцінювання
 
На протязі  семестру проводяться 4 письмові опитування з лекційного курсу (по 2 в кожному семестровому модулі), кожне з яких оцінюється в 2 бали. Також проводиться 10 усно – письмових опитувань з матеріалу практичних занять (по 5 в кожному семестровому модулі). Кожне із них оцінюється в 2 балів. Ще в 20 балів оцінюється робота студентів на практичних заняттях. Також в семестрі проводяться дві модульні контрольні роботи, які оцінюються в 30 балів кожна.
Білет з модульної контрольної роботи містить два питання з лекційного курсу (10 бали кожне) і два питання за матеріалом практичних занять, які оцінюються в 5 балів кожне. 
 
Умови допуску до підсумкового контролю
 
Здобувач вищої освіти допускається до підсумкового контролю, якщо протягом семестру його робота оцінюється в 60 та більше балів.
 
 
Політика освітнього процесу
 
Здобувач зобов’язаний своєчасно та якісно виконувати всі отримані завдання; за необхідністю з метою з’ясування всіх не зрозумілих під час самостійної та індивідуальної роботи питань, відвідувати консультації викладача. Дотримуватись принципів академічної доброчесності.
 
Робота, яка виконана після встановлених викладачем термінів, не приймається.
 
Відсутність здобувача на екзамені або на контрольній роботі відповідає оцінці «0».
 
Складання/перескладання екзаменів – за встановленим деканатом розкладом.