Термодинамика и электродинамика сплошной среды
(годовой спецкурс, для студентов 3-4 курса)
Доцент, кф-мн А.М. Головин, кафедра Аэромеханики и газовой динамики.

1. Первое начало термодинамики. Внутренняя энергия равновесных состояний однородного сплошного тела.
2. Второе начало термодинамики. Энтропия равновесных состояний однородного сплошного тела.
3. Термическое и калорическое уравнения состояний. Вычисление внутренней энергии и энтропии, как функции от плотности и температуры.
4. Модель неравновесных состояний сплошного тела. Принцип Гиббса и Планка. Тепловое и механическое равновесие изолированного жидкого тела.
5. Термодинамический принцип виртуальных работ. Равновесие изолированного жидкого тела, находящегося в заданном внешнем поле.
6. Электростатическое поле, создаваемое заданным распределением электрических зарядов. Напряженность. Потенциал. Равновесное распределение зарядов на проводниках.
7. Энергия электростатического поля заряженных проводников. Теорема Томсона об объемной плотности энергии. Силы взаимодествия между двумя заряженными проводниками. Энергетический способ Гельмгольца-Корвега расчета сил на примере плоского конденсатора. Электростатическое поле проводников с заданными потенциалами. Энергетический способ расчета сил на примере заданного конденсатора.
8. Электростатическое поле при наличии диэлектриков. Вектор объемной поляризации. Эквивалентность поляризации обемным и поверхностным связанным зарядам. Вектор электрической индукции. Уравение Пуассона. Граничные условия на векторы электрической индукции, напряженности и потенциала на границе раздела двух сред в электростатике. Формула Клаузиуса-Моссотти.
9. Энергия электростатического поля при наличии диэлетриков. Теорема Томсона.
10. Тепловое, механическое и электрическое равновесие поляризованной заряженной жидкой капли, находящейся в окружении непроводящей поляризованной жидкости. Формулировка электрического принципа виртуальных работ. Условия равновесия. Формулы варьирования объемных и поверхностных интегралов при бесконечно малом смещении сплошной среды.
11. Вычисление вариации энергий электрического поля в задаче о жидкой диэлектрической капле. в окружении неполяризуемой и непроводящей жидкости.
12. Тензор Максвелла электростатических напряжений. Вывод сил, действующих на поверности диэлектрика.
13. Тепловые эффекты при поляризации диэлектриков. Теплота поляризации. Охлаждение и нагревание изолированного диэлектрика при поляризации.
14. Правильная термодинамическая интерпретация объемной плотности электростатической энергии в диэлектрике. Ошибка в книге Абрагама
15. Электростатическое поле при наличии контактной разности потенциалов. Постановка электростатической задачи и теорема единственности. Вольтова и гальваническая контактные разности потенциалов. Потенциал и напряженность простого двойного слоя.
16. Стационарный электрический ток. Закон Ома. Задача Кирхгофа. Теорема единственности. Объемные и поверхностные заряды при стационарном течении тока по неоднородному проводнику и на границе раздела двух проводников.
17. Джоулево тепло стационарного тока. Энергетический вывод закона Ома. Теорема Кирхгофа о минимуме выделяющегося джоулева тепла в задаче о стационарном токе.
18. Сторонние ЭДС. Концентрационная ЭДС. Вывод формулы Нернста. Уравнение Пуассона-Больцмана. Дебаевский радиус.
19. Термоэлектрические явления. Применение принципа Онзагера. Тепло Пельтье. Термоэдс Первое и второе соотношение Томсона.
20. Магнитостатическое поле постоянных токов. Принцип Ампера. Магнитный скалярный потенциал. Закон Био-Свара-Лапласа. Векторный потенциал. Вывод дифференциальных уравнений для определения магнитостатического поля по заданному распределению токов.
21. Силы, действующие на контур с током.
22. Поле точечного магнитного диполя. Скалярный и векторный потенциалы магнитного диполя.
23. Магнитное поле постоянного магнита. Векторы объемного немагничивания, напряженности и магнитной индукции. Граничные условия на поверхности раздела двух сред. Описание поля магнитной поляризации скалярными и векторными потенциалами.
24. Энергия и сила взаимодествия постоянного магнита с внешним магнитным полем.
25. Магнитное поле при наличии магнетиков. Индуцированный магнетизм с постоянным коэффициентом намагниченности.
26. Энергия контура с током во внешнем магнитном поле. Потенциал Ф.Неймана. Формула для работы.
27. Взаимодействие электрических токов. Выражение для энергии взаимодествия двух контуров с токами через коэффициенты индукции и самоиндукции. Силы взамодействия двух сверхпроводящих контуров. Основной закон сверхпроводимости.
28. Закон электромагнитной индукции Фарадея. Математическая формулировка Ф.Неймана и правило Ленца.
29. Энергетический вывод Гельмгольца закона электромагнитной индукции.
30. Вывод дифференциального уравнения электромагнитной индукции для неподвижной и движущейся сред. Закон Ома для движущейся среды.
31. Уравнения Максвелла в неподвижной среде. Задача Коши. Плотность энергии и импульса электромагнитного поля.
32. Тензор Максвелла электромагнитных напряжений. Теоремы Пойнтинга и Абрагама.
33. Плоские электромагнитные волны. Фазовая скорость.
34. Термодинамика излучения. Закон Стефана-Больцмана.
35. Инвариантность уравнений Максвелла относительно преобразований Лоренца.
36. Уравнения Максвелла для движущихся сред в электро-гидродинамическом приближении. Инвариантность относительно преобразований Галилея. Прнцип Минковского. Теорема Пойнтинга. Теорема Максвелла.
37. Уравнения Лоренца для определения магнитного поля медленно движущихся поляризованных электрических сред.
38. Уравнения Максвелла для движущихся сред в магнитогидродинамическом приближении. Инвариантность относительно преобразований Галилея. Принцип Минковского. Теорема Пойнтинга. Теорема Максвелла.
39. Расчет магнитной индукции в магнитогидродинамическом приближении. Диффузия магнитного поля. Понятие о вмороженном магнитном поле.
40. Уравнение медленно движущихся сплошных сред в электрогидродинамическом приближении. Тождество Гиббса. Уравнение баланса энтропии. Вывод определяющих соотношений методом неравновесной термодинамики.
41. Уравнение медленно движущихся сплошных сред в магнитогидродинамическом приближении. Тождество Гиббса. Уравнение баланса энтропии. Вывод определяющих соотношений методом неравновесной термодинамики.

Литература.
1. Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. Электродинамика сплошной среды. Гостехиздат. М. 1957.
2. Д.В. Гиббс. Термодинамика. Статическая механика. Изд. "Наука". М. 1982.
3. Л.И. Седов. Механика сплошной среды. Т. 1. Изд. "Наука". 1976.
4. В. Пановский, М. Филипс. Классическая электродинамика. Физматгиз. М. 1963.
5. И.Е. Тамм. Основы теории электричества. Гостехиздат. М. 1954.
6. Дж. Джексон. Классическая электродинамика. "Мир". М. 1965.
7. В.В. Толмачев, А.М. Головин, В.С. Потапов. Термодинамика и электродинамика сплошной среды. Изд МГУ. М. 1988.