МИНОБРНАУКИ РОССИИ
_________________________________
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина)
___________________________________________________
Д. М. БЕНЕВОЛЕНСКИЙ С. М. МОВНИН
ЭЛЕКТРОДИНАМИКА
Учебно-методическое пособие
Санкт-Петербург Издательство СПбГЭТУ «ЛЭТИ»
2017
УДК 537.8(07)
ББК В336я7
Б46
Беневоленский Д. М., Мовнин С. М.
Б46 Электродинамика: учеб.-метод. пособие. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ
«ЛЭТИ», 2017. 24 с.
ISBN 978-5-7629-1990-6
Содержит комплекс учебно-методических материалов для самостоятельной работы и подготовки к занятиям по дисциплине «Электродинамика».
Предназначено для обучающихся в бакалавриате по направлению 11.03.04. «Электроника и наноэлектроника».
УДК 537.8(07)
ББК В336я7
Рецензент: зам. генерального директора ПАО «Светлана» канд. техн. наук В. А. Клевцов.
Утверждено редакционно-издательским советом университета
в качестве учебно-методического пособия
ISBN 978-5-7629-1990-6 |
© СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2017 |
Введение
Внастоящем учебно-методическом пособии изложена методика проведения занятий по дисциплине «Электродинамика», а также даны рекомендации по самостоятельной работе. Материал предназначен для обучающихся по заочной и очно-заочной (вечерней) формам.
Учебная работа студента-заочника по дисциплине «Электродинамика» складывается из следующих основных элементов: установочного занятия по дисциплине; самостоятельного изучения дисциплины с использованием рекомендованной учебно-методической литературы; выполнения и защиты контрольных работ (у вечерников – курсовой работы); обзорных лекций, практических занятий; сдачи экзамена в ходе лабораторно-экзаменационной сессии в конце семестра.
Входе установочного занятия преподаватель знакомит студентов с изучаемой дисциплиной и ориентирует их на наиболее важные и сложные моменты в ее изучении, рекомендует учебно-методическую литературу и выдает задания на контрольные (курсовые) работы.
Самостоятельная работа с учебно-методической литературой является главным и основным видом работы студента. При этом необходимо руководствоваться следующими положениями:
1.Изучать литературу следует систематически в течение всего се-
местра.
2.Выбрать в качестве основного один из рекомендуемых источников, наиболее полно освещающий содержание программы.
3.Желательно в процессе работы над дисциплиной составить конспект, включающий основные формулировки, законы и соотношения, графики и поясняющие рисунки.
4.С целью самоконтроля следует после изучения каждого раздела ответить на соответствующие позиции перечня экзаменационных вопросов.
Решение задач стимулирует приобретение навыков практического использования теоретических знаний и закрепляет в памяти основные формулы. При решении задач следует привести основные расчетные соотношения, необходимые пояснения, численные результаты, рисунки и графики при необходимости.
Врезультате изучения дисциплины студенты должны:
1.Знать и понимать основные законы классической электродинамики, методы расчета электромагнитных полей.
3
2.Уметь применять полученные знания для анализа и расчета параметров и характеристик электромагнитного поля в различных микроволновых системах и устройствах.
3.Владеть методами анализа и расчета электромагнитных полей при распространении электромагнитных волн в различных средах, а также в направляющих и колебательных системах.
1.ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ
Внастоящем разделе рассмотрена методика проведения практических занятий, приведены примерные темы докладов, даны рекомендации по подготовке к докладам и написанию рефератов.
1.1.Методика проведения практических занятий
Практические занятия проводятся с целью закрепления и углубления знаний, развития у студентов навыков самостоятельного изучения основных закономерностей электромагнитного поля (ЭМП) и математического аппарата, описывающего распространение электромагнитных волн в различных средах и различных технических системах, а также навыков работы с научнотехнической и справочной литературой. На занятиях студенты делают доклады по материалам дисциплины с их последующим обсуждением в аудитории. По материалам доклада представляется развернутый реферат.
Ориентировочное время выступления с докладом составляет 10–15 минут. За это время докладчик должен в сжатой форме изложить основные положения своей работы, при этом он должен ориентироваться на то, что выступает перед студенческой аудиторией, а следовательно, изложение должно быть предельно точным, простым и понятным. В этом состоит одна из наибольших сложностей доклада. Для того чтобы ясно и просто объяснить содержание сложного материала, необходимо хорошо разобраться в нем самому.
После доклада автор должен ответить на вопросы студенческой аудитории и преподавателя, принять участие в возможной дискуссии. Итог выступления и дискуссии с оценкой доклада подводит преподаватель. Оценка выступления и материала реферата является частью общей оценки знаний студента.
4
1.2.Программа дисциплины
Внастоящем подразделе приведена программа дисциплины, которая позволит студентам лучше ориентироваться при подготовке к занятиям.
Введение
Современное представление об электромагнитном поле. Место электродинамики в системе фундаментальных наук. Предмет прикладной электродинамики.
Значение электродинамики для развития методов и средств СВЧ, квантовой и оптоэлектроники
Стандартная терминология.
Тема 1. Основные уравнения электродинамики
Уравнения Максвелла и материальные уравнения. Единственность решения уравнений электродинамики. Граничные условия.
Энергетические соотношения в электродинамике. Вектор Пойнтинга. Поток энергии электромагнитного поля. Лемма Лоренца. Теорема взаимности.
Тема 2. Волновые уравнения и методы их решения
Волновой характер электромагнитного поля. Волновые уравнения для векторов поля. Электродинамические потенциалы и вектор Герца. Волновые уравнения в комплексной форме.
Краткая характеристика основных методов решения волновых уравнений. Запаздывающие потенциалы.
Тема 3. Электромагнитные волны в неограниченных средах
Особенности распространения плоских электромагнитных волн в однородных изотропных средах. Фазовая и групповая скорости волны. Дисперсия. Поляризация электромагнитных волн. Характеристическое сопротивление среды.
Отражение и преломление волн на границе раздела двух изотропных сред. Закон Снеллиуса. Формула Френеля для случаев поляризации электрического поля волны параллельно и перпендикулярно плоскости падения.
Угол Брюстера. Явление полного отражения. Отражение и преломление на границе металла. Граничное условие Леонтовича.
Стоячие волны.
5