Электромагнетизм
内容描述: Изучение дисциплины направлено на формирование у студентов фундаментальных знаний о законах и явлениях электромагнетизма, лежащих в основе работы электротехнических устройств. Дисциплина охватывает основные принципы электрических и магнитных полей, их взаимодействие, а также методы решения задач, связанных с электромагнитными процессами. Рассматриваются электростатические и магнитостатические поля, переменные электромагнитные поля, распространение волн и взаимодействие полей с веществом. В результате студенты смогут анализировать электромагнитные процессы и применять полученные знания при расчёте электротехнических систем. Полученные знания позволяют решать прикладные задачи, связанные с анализом и расчетом электромагнитных процессов в инженерной практике.
贷款数: 6
Пререквизиты:
- Физика. Школьный курс
*СomplexityDiscipline(zh-CN)*:
| *TypesOfClasses(zh-CN)* | *hours(zh-CN)* |
|---|---|
| *Lectures(zh-CN)* | 30 |
| *PracticalWork(zh-CN)* | 15 |
| *LaboratoryWork(zh-CN)* | 15 |
| *srop(zh-CN)* | 30 |
| *sro(zh-CN)* | 90 |
| *FormOfFinalControl(zh-CN)* | экзамен |
| *FinalAssessment(zh-CN)* | Экзамен по билетам 1 устный вопрос - 30 б 2 устный вопрос - 30 б 3 задача - 40 б |
零件: Вузовский компонент
循环次数: Базовые дисциплины
Цель
- Целью освоения дисциплины "Электромагнетизм" являются усвоение основных понятий, законов и моделей электричества и магнетизма, создание фундаментальной базы знаний о природе физических явлений, получение студентами основополагающих представлений об электромагнитном взаимодействии. Курс должен способствовать формированию у студентов современного естественнонаучного мировоззрения, развитию научного мышления и расширению их научно-технического кругозора.
Задача
- Задачи освоения дисциплины формирование у студентов теоретических и практических знаний, умений и навыков исследований физических процессов; создание теоретической и практической базы данных для освоения учебного материала следующих курсов. Умение применять теоретические положения на практике позволяют развить инженерное мышление и качественно подготовить студентов к практической деятельности. В процессе изучения курса студенты должны выполнить практические работы, связанные с исследованием и описанием электрических и магнитных свойств материалов.
Результат обучения: знание и понимание
- Основные законы электричества и магнетизма, их теоретическое и экспериментальное обоснование, историю развития теории электромагнетизма и ее место в физике, классические эксперименты, сыгравшие важную роль в развитии теории электромагнетизма.
Результат обучения: применение знаний и пониманий
- Студент должен владеть алгоритмами и методами решения стандартных задач теории электромагнетизма, применять полученные знания на практике, навыками использования различных методик физических измерений и обработки экспериментальных данных; а также применения методов физико-математического анализа к решению конкретных естественнонаучных и технических проблем.
Результат обучения: формирование суждений
- Уметь правильно выбирать метод расчета электрической цепи, проверять полученные результаты на основе сравнения с другими методами их расчета и основных закономерностей теории электромагнитного поля
Результат обучения: коммуникативные способности
- уметь выполнять комплексные задачи по электромагнетизму в команде
Результат обучения: навыки обучения или способности к учебе
- быть готовым к освоению новых знаний профильных дисциплин, базирующихся на основных закономерностях электромагнетизма
*TeachingMethods(zh-CN)*
В условиях кредитной технологии обучения занятия должны проводиться преимущественно в активных и творческих формах. В числе эффективных педагогических методик и технологий, способствующих вовлечению обучающихся в поиск и управление знаниями, приобретению опыта самостоятельного решения задач, следует выделить: - технология проблемно- и проектно-ориентированного обучения; - технологии учебно-исследовательской деятельности; - коммуникативные технологии (дискуссия, пресс-конференция, мозговой штурм, учебные дебаты и другие активные формы и методы); - метод кейсов (анализ ситуации); - игровые технологии, в рамках которых обучающиеся участвуют в деловых, ролевых, имитационных играх; - информационно-коммуникационные (в том числе дистанционные образовательные) технологии.
*AssessmentKnowledge(zh-CN)*
Преподаватель проводит все виды работ текущего контроля и выводит соответствующую оценку текущей успеваемости обучающихся два раза в академический период. По результатам текущего контроля формируется рейтинг 1 и 2. Учебные достижения обучающегося оцениваются по 100-балльной шкале, итоговая оценка Р1 и Р2 выводится как средняя арифметическая из оценок текущей успеваемости. Оценка работы обучающегося в академическом периоде осуществляется преподавателем в соответствии с графиком сдачи заданий по дисциплине. Система контроля может сочетать письменные и устные, групповые и индивидуальные формы.
| *Period2(zh-CN)* | *TypeOfTask(zh-CN)* | *Total(zh-CN)* |
|---|---|---|
| 1 *Rating(zh-CN)* | Ученые, открытия, изобретения в области электромагнетизма (история развития) | 0-100 |
| Задачи СРСП на различные темы по электромагнетизму (по вариантам) | ||
| Самостоятельная работа | ||
| лабораторная работа 1 | ||
| лабораторная работа 2 | ||
| лабораторная работа 3 | ||
| лабораторная работа 4 | ||
| рейтинговый тест 1 | ||
| 2 *Rating(zh-CN)* | Задачи СРСП на различные темы по электромагнетизму (по вариантам) | 0-100 |
| лабораторная работа 5 | ||
| лабораторная работа 6 | ||
| лабораторная работа 7 | ||
| Контрольная работа | ||
| Рейтинговый тест 2 | ||
| *TotalControl(zh-CN)* | экзамен | 0-100 |
*PolicyAssignmentTask(zh-CN)*
| *TypeOfTask(zh-CN)* | 90-100 | 70-89 | 50-69 | 0-49 |
|---|---|---|---|---|
| Excellent | *Grade4(zh-CN)* | *Grade3(zh-CN)* | *Grade2(zh-CN)* | |
| Работа на практических занятиях, самостоятельные и контрольные работы | выполнил практическую работу в полном объеме с соблюдением необходимой последовательности действий; сопровождает ответ новыми примерами, умеет применить знания в новой ситуации. При ответе на вопросы правильно понимает сущность вопроса, дает точное определение и истолкование основных понятий | выполнил требования к оценке «5», но допущены 2-3 недочета, обучающийся может их исправить самостоятельно или с небольшой помощью преподавателя; ответ дан без применения знаний в новой ситуации | выполнил работу не полностью, но не менее 50% объема практической работы, что позволяет получить правильные результаты и выводы; в ходе проведения работы были допущены ошибки. При ответе на вопросы обучающийся правильно понимает сущность вопроса, но в ответе имеются отдельные проблемы в усвоении вопросов курса, не препятствующие дальнейшему усвоению программного материала | выполнил работу не полностью или объем выполненной части работ не позволяет сделать правильных выводов. При ответе на вопросы демонстрирует не владение основными знаниями и умениями в соответствии с требованиями программы. |
| Различные виды коллоквиумов, защита лабораторных работ (устный, письменный, комбинированный, экспресс и др.) | владеет теоретическими знаниями, терминологией, основными законами данного курса; логично и последовательно объясняет сущность явлений и процессов; приводит примеры, показывает свободное владение монологической речью и способность быстро реагировать на уточняющие вопросы. | владеет теоретическими знаниями, терминологией, основными законами данного курса; логично и последовательно объясняет сущность явлений и процессов; приводит примеры, показывает свободное владение монологической, но при этом делает несущественные ошибки, которые исправляет самостоятельно или при незначительной коррекции преподавателем. | демонстрирует неглубокие теоретические знания, недостаточное умение делать аргументированные выводы и приводить примеры, показывает недостаточно свободное владение монологической речью, терминологией, логичностью и последовательностью изложения, делает ошибки которые может исправить только при коррекции преподавателем. | демонстрирует незнание теоретических основ предмета, несформированные навыки анализа явлений и процессов, не умеет делать аргументированные выводы и приводить примеры, делает ошибки, которые не может исправить даже при коррекции преподавателем |
| Собеседование по контрольным вопросам | владеет теоретическими знаниями, терминологией, основными законами данного курса; логично и последовательно объясняет сущность явлений и процессов; приводит примеры, показывает свободное владение монологической речью и способность быстро реагировать на уточняющие вопросы. | владеет теоретическими знаниями, терминологией, основными законами данного курса; логично и последовательно объясняет сущность явлений и процессов; приводит примеры, показывает свободное владение монологической, но при этом делает несущественные ошибки, которые исправляет самостоятельно или при незначительной коррекции преподавателем. | демонстрирует неглубокие теоретические знания, недостаточное умение делать аргументированные выводы и приводить примеры, показывает недостаточно свободное владение монологической речью, терминологией, логичностью и последовательностью изложения, делает ошибки которые может исправить только при коррекции преподавателем. | демонстрирует незнание теоретических основ предмета, несформированные навыки анализа явлений и процессов, не умеет делать аргументированные выводы и приводить примеры, делает ошибки, которые не может исправить даже при коррекции преподавателем |
| Задания в тестовой форме для рубежного контроля | 100-90% правильных ответов | 89-70% правильных ответов | 69-50% правильных ответов | 49-0% правильных ответов |
*EvaluationForm(zh-CN)*
Итоговая оценка знаний обучающего по дисциплине осуществляется по 100 балльной системе и включает:
- 40% результата, полученного на экзамене;
- 60% результатов текущей успеваемости.
Формула подсчета итоговой оценки:
| И= 0,6 | Р1+Р2 | +0,4Э |
| 2 |
где, Р1, Р2 – цифровые эквиваленты оценок первого, второго рейтингов соответственно; Э – цифровой эквивалент оценки на экзамене.
Итоговая буквенная оценка и ее цифровой эквивалент в баллах:
Буквенная система оценки учебных достижений обучающихся, соответствующая цифровому эквиваленту по четырехбалльной системе:
| Оценка по буквенной системе | Цифровой эквивалент | Баллы (%-ное содержание) | Оценка по традиционной системе |
|---|---|---|---|
| A | 4.0 | 95-100 | Отлично |
| A- | 3.67 | 90-94 | |
| B+ | 3.33 | 85-89 | Хорошо |
| B | 3.0 | 80-84 | |
| B- | 2.67 | 75-79 | |
| C+ | 2.33 | 70-74 | |
| C | 2.0 | 65-69 | Удовлетворительно |
| C- | 1.67 | 60-64 | |
| D+ | 1.33 | 55-59 | |
| D | 1.0 | 50-54 | |
| FX | 0.5 | 25-49 | Неудовлетворительно |
| F | 0 | 0-24 |
Темы лекционных занятий
- Тема 1. ВЕЕДЕНИЕ. Роль электромагнитных сил в природе и технике. Электрический заряд и элементарные частицы.
- Тема 2. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ В ВАКУУМЕ. Электрическое поле. Закон Кулона. Система единиц. Модели распределения заряда.
- Тема 3. ПРОВОДНИКИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ. Теорема Гаусса и ее применение. Потенциал, его связь с напряженностью поля. Поле электрического диполя. Эквипотенциальные поверхности. Связь напряжѐнности и потенциала. Поток вектора напряжѐнности. Теорема Гаусса. Диполь в электрическом поле. Электрическое поле в диэлектрике. Смысл диэлектрической проницаемости. Поле в веществе. Поле внутри и снаружи проводника. Силы, действующие на проводник. Общая задача электростатики. Уравнение Пуассона и Лапласа. Метод изображений. Электроемкость, конденсаторы.
- Тема 4. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ В ДИЭЛЕКТРИКЕ. Поляризация диэлектрика, типы поляризации. Вектор электростатического смещения. Граничные условия. Поле в однородном диэлектрике..
- Тема 5. ЭНЕРГИЯ ЭЛЕКТРИЧСКОГО ПОЛЯ. Энергия системы зарядов. Энергия заряженных проводника и конденсатора. Плотность энергии электрического поля. Силы, действующие на диэлектрик в электрическом поле.
- Тема 6. ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК. Электрический ток. Сила и плотность тока. Электрическое сопротивление. Закон Ома для металлического проводника. Сторонние силы, ЭДС. Законы Ома для участка цепи с ЭДС и замкнутой цепи. Правила Кирхгофа. Закон Джоуля -Ленца. Работа и мощность постоянного тока. КПД источника тока Опыт Стюарта и Толмена. Природа тока в металлах. Объяснение законов Ома и ДжоуляЛенца классической электронной теорией (КЭТ); еѐ трудности.
- Тема 7. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В РАЗЛИЧНЫХ СРЕДАХ. Электрическая проводимость различных веществ. Закон электролиза. Плазма. Электронна лучевая трубка. Электрический ток в полупроводниках. Примесная электропроводность полупроводников. Электронно-дырочный переход. Полупроводниковый диод. Транзистор.
- Тема 8. МАГНЕТИЗМ. Магнитное поле, его описание. Закон Ампера. Круговой ток в магнитном поле. Магнитный момент витка с током. Закон Био и Савара. Принцип суперпозиции. Поле кругового и прямого токов. Закон полного тока (теорема о циркуляции для магнитного поля). Вихревой характер магнитного поля. Магнитное поле тороида и соленоида. Магнитное поле Земли.
- Тема 9. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца. Природа электромагнитной индукции. Самоиндукция и взаимная индукция. Индуктивность и емкость в цепи переменного тока. Энергия и силы в магнитном поле. Энергия двух контуров с током.
- Тема 10. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ В ВЕЩЕСТВЕ. Намагничение вещества. Вектор намагниченности магнитного поля. Граничные условия для магнитного поля. Слабые и сильные магнетики. Диа- и парамагнетики. Магнитные свойства ферромагнетиков. Природа ферромагнетизма Ферримагнетики. Диамагнетизм и парамагнетизм. Ферро- и ферримагнетизм.
- Тема 11. УРАВНЕНИЕ МАКСВЕЛЛА. Вихревое электрическое поле. Индукционный ускоритель. Ток смещения. Уравнения Максвелла в интегральной и дифференциальной формах. Полная система уравнений электромагнитного поля. Энергия и поток энергии. Вектор Пойнтинга. Импульс электромагнитного поля. Системы единиц электромагнитных величин.
- Тема 12. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ. Колебательный контур. Свободные незатухающие, затухающие и вынужденные колебания. Резонанс токов и напряжений. Параметрический резонанс. Переменный ток. Закон Ома для переменного тока. Комплексные сопротивления. Электромагнитные волны. Шкала электромагнитных волн. Плоская монохроматическая волна. Волны в среде. Групповая и фазовая скорости. Скин-эффект.
Основная литература
- 1.Савельев И.В. Курс общей физики: Учебное пособие для втузов: в 5 кн.: Кн.2: Электричество и магнетизм. - М.: АСТ: Астрель, 2005. – 336 с. http://www.orenport.ru/images/doc/833/Saveliev2.pdf 2. Савельев И.В. Курс общей физики: Учеб. пособие для втузов: В 5 кн.: Кн. 4: Волны. Оптика. - М.: Астрель, 2005. – 256 с. 3. Трофимова Т.И. Курс физики: Учеб. пособие для вузов. М.: Академия, 2004.- 560с. 4. Трофимова Т.И., Павлова З.Г. Сборник задач по курсу физики с решениями: Изд. 2– е, испр./ 3– е – 591с. М: Высшая Школа, 2002. 5. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики: Учебное пособие для втузов. Изд. 6-е, испр. - 607 с. М: Высшая Школа, 2003.
Дополнительная литература
- 7. Трофимова Т.И. Краткий курс физики: Учеб.пособие для вузов. – М.: Высш. шк., 2006. - 352 с. https://www.studmed.ru/trofimova-ti-kurs-fiziki_000fd726e5d.html 8. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т III. Электричество.- 2 изд.-1983.-688 с. 9. Чертов А., Воробьев А. Задачник по физике. – М.: Высшая школа, 1981. https://www.twirpx.com/file/88327 10. Парселл, Э. Электричество и магнетизм. Т. 2. М. : Наука, 1975. https://mipt.ru/dasr/upload/922/f_3kf4ub-arphh81ii9w.pdf
