3.2 Содержание лабораторных работ
1. Электрические измерительные приборы и их применение. Электростати-ческие, электромагнитные и магнитоэлектрические приборы и их принцип работы. Шунт. 2 часа.
2. Изучение электростатического поля. Электрическое поле. Напряженность и потенциал поля. Работа электрического поля. Связь между напряженностью и потенциалом электрического поля. Эквипотенциальные поверхности. 2 часа.
3. Определение емкости конденсатора. Электроемкость проводника, конденсатора. Виды конденсаторов. Соединение конденсаторов. 2 часа.
4. Определение диэлектрической проницаемости. Виды диэлектриков. Поляризованность. Диэлектрическая восприимчивость. Вектор электрической индукции. 2 часа.
5. Изучение электрических свойств сегнетоэлектриков. Сегнетоэлектрики. Домены. Точка Кюри. Явление диэлектрического гистерезиса. Коэрцитивная сила. Пьезоэлектрики. 2 часа.
6. Измерение сопротивлений и определение удельного сопротивления проводника. Кристаллическая решетка металлов. Природа электрического сопротивления. Удельное сопротивление и удельная электропроводимость. Зависимость сопротивления металлов от температуры. 2 часа.
7. Определение температурного коэффициента сопротивления проводника и ширины запрещенный зоны полупроводника. Классификация твердых тел по электропроводности. Работа выхода электронов. Уровень Ферми. Типы полупроводников. Температурный коэффициент сопротивления. 2 часа.
8. Магнитные поля токовых систем. Силовая характеристика магнитного поля. Закон Био-Савара-Лапласса. Применение закона Био-Савара-Лапласса для различных токов. 2 часа.
9. Определение горизонтальной составляющей магнитного поля Земли. Возникновение магнитного поля. Характеристики магнитного поля. Индукция и напряженность магнитного поля. Определение индукции магнитного поля различных токов с помощью закона Био-Савара-Лапласа. 2 часа.
10. Определение удельного заряда электрона методом магнетрона. Электрический ток в вакууме. Движение заряженных частиц в магнитном поле. Сила Лоренца. 2 часа.
11. Изучение эффекта Холла в полупроводниках. Типы полупроводников. Уровень Ферми и работа выхода. Эффект Холла. 2 часа.
12. Определение магнитной проницаемости вещества. Магнетики и их типы. Магнитная восприимчивость. Связь между векторами индукции и напряженности. 2 часа.
13. Изучение магнитных свойств ферромагнетиков. Свойства ферромагнетиков. Домены. Петля гистерезиса. Точка Кюри. 2 часа.
14. Исследование колебательных контуров. Колебательный контур. Свободные, затухающие и вынужденные электромагнитные колебания. Декремент затухания. 2 часа.
15. Сложение гармонических электромагнитных колебаний. Сложение колебаний одного направления. Амплитуда и фаза результирующего колебания. 2 часа.
3.3 Содержание практических занятий
1. Взаимодействие электрических зарядов. Электрическое поле. Два рода электрических зарядов. Элементарный заряд. Закон сохранения электрических зарядов. Закон Кулона. Системы единиц электрических величин. Силовая характеристика электрического поля - напряженность поля. Принцип суперпозиции электрических полей. Электрический диполь. Поля диполя.
Работа, совершаемая при перемещении электрического заряда в электростатическом поле. Циркуляция напряженности вдоль замкнутого контура. Потенциал электростатического поля. Связь между потенциалом и напряженностью. Эквипотенциальная поверхность. 2 часа.
2. Электроемкость. Конденсаторы. Электроемкость уединенного проводника. Емкость конденсаторов. Единица электроемкости в СИ. Взаимная электроемкость. Плоские, сферические (шаровые) и цилиндрические конденсаторы. Соединения конденсаторов. Дипольные моменты молекул диэлектриков. Поляризация диэлектриков. Вектор поляризации. Ориентационная и электронная поляризация. Теорема Гаусса для поля в веществе. Связь векторов электрического смещения, напряженности и поляризации. Сегнетоэлектрики. 2 час.
3. Энергия электрического поля. Энергия заряженного проводника и энергия электрического поля. Объемная плотность энергии электрического поля. Энергия заряженного плоского конденсатора. Энергия поляризованного диэлектрика. 1 час.
4 Электрический ток. Законы постоянного тока. Правила Кирхгофа. Электрический ток в газах. Условия существования электрического тока. Сила и плотность тока. Единица силы тока в СИ - ампер (А). Опытные доказательства электронной проводимости металлов. Вывод законов Ома и Джоуля-Ленца в классической электронной теории. Недостатки классической электронной теории проводимости металлов. Сторонние силы. Законы постоянного тока. Электропроводность газов. Несамостоятельный и самостоятельный газовые заряды. 3 часа.
5. Магнитное поле. Закон Био-Савара-Лапласа. Экспериментальное обнаружение магнитного поля. Линии магнитной индукции. Характеристика магнитного поля. Применение закона Био-Савара-Лапласа для определения магнитного поля: а) прямого тока; б) кругового тока; в) соленоида; г) движущегося заряда. Определение единицы силы тока-ампер, исходя из магнитного взаимодействия двух проводников. 2 часа.
6. Закон полного тока. Магнитный поток. Сила Ампера. Циркуляция вектора 
вдоль замкнутого контура. Примеры применения закона полного тока. Магнитный поток. Теорема Гаусса для магнитного поля. Опыты по обнаружению силы Лоренца. Явления Холла. Движение заряженных частиц в однородном магнитном поле. Принцип действия масс-спектрографа. Принципиальная схема одного из видов ускорителей заряженных частиц. 2 часа.
7. Явление электромагнитной индукции. Явления самоиндукции и взаимной индукции. Опыты Фарадея. Основной закон электромагнитной индукции. Правила Ленца. Основной закон электромагнитной индукции как следствие закона сохранения энергии. ЭДС индукции в проводнике, пересекающем при своем движении линии индукции магнитного поля. Электрический ток в витке, движущемся в однородном магнитном поле. Токи Фуко. Явление самоиндукции. Закон изменения тока в цепи при ее замыкании и размыкании. Взаимная индукция. Трансформатор. Энергия магнитного поля.
2 часа.
8. Электромагнитные колебания. Колебательный контур. Свободные и вынужденные электромагнитные колебания. Закон Ома для переменного тока. Активное сопротивление, индуктивное сопротивление и емкостное сопротивление. Явление резонанса в электрической цепи. Резонансная кривая. Резонанс напряжения. 1 час.
3.4 Содержание самостоятельной работы студентов (СРС)
Задание 1. Электростатика. Взаимодействие электрических зарядов. Закон сохранения электрических зарядов. Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции. Электрический диполь.
Задание 2. Поток вектора. Теорема Гаусса. Применение теоремы Гаусса к расчету напряженностей электрических полей. Работа электрического поля. Циркуляция электрического поля. Потенциал. Связь потенциала с напряженностью электростатического поля.
Задание 3. Проводники в электростатическом поле. Электрическое поле в проводнике и вблизи от поверхности проводника. Граничные условия на границе проводник-вакуум. Электроемкость. Конденсаторы. Емкость конденсаторов различной геометрической конфигурации.
Задание 4. Диэлектрики в электростатическом поле. Поляризационные заряды. Поляризованность. Типы диэлектриков. Диэлектрическая восприимчивость вещества и ее зависимость от температуры. Электрическое смещение.
Задание 5. Энергия взаимодействия электрических зарядов. Энергия заряженного конденсатора и системы проводников. Энергия электростатического поля. Объемная плотность энергии электростатического поля.
Задание 6. Постоянный электрический ток. Общие характеристики и условия существования электрического тока. Классическая электронная теория электропроводности металлов.
Задание 7. Законы Ома и Джоуля-Ленца в дифференциальной форме. Сторонние силы. ЭДС гальванического элемента. Обобщенный закон Ома для участка цепи с гальваническим элементом.
Задание 8. Законы постоянного тока. Закон Ома, Джоуля-Ленца. Правила Кирхгофа. Электрический ток в газе и электрический ток в плазме.
Задание 9. Магнитное поле. Вектор магнитной индукции. Принцип суперпозиции. Закон Био-Савара-Лапласа. Расчеты магнитных полей простейших систем. Сила Лоренца. Движение заряженной частицы в магнитном поле.
Задание 10. Эффект Холла. Сила Ампера. Виток с током в магнитном поле. Момент сил, действующий на рамку. Магнитный поток. Теорема Гаусса для магнитного поля. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле.
Задание 11. Магнитное поле в веществе. Магнетики. Виды магнетиков. Диамагнетики. Парамагнетики. Ферромагнетики. Магнитный гистерезис. Температура Кюри. Граничные условия на границе двух сред. Закон полного тока для магнитного поля в веществе.
Задание 12. Явление электромагнитной индукции. Основной закон электромагнитной индукции. Правило Ленца. Вихревые токи.
Задание 13. Явление самоиндукции и взаимной индукции. Индуктивность длинного соленоида. Коэффициент взаимной индукции. Трансформатор. Энергия магнитного поля электрического тока. Плотность энергии магнитного поля.
Задание 14 Уравнение Максвелла. Фарадеевская и максвелловская трактовка явления электромагнитной индукции. Ток смещения. Система уравнений Максвелла. Относительность электрических и магнитных полей. Векторный и скалярный потенциалы. Волновое уравнение. Скорость распространения электромагнитного возмущения.
Задание 15. Электромагнитные колебания. Колебательный контур. Свободные и вынужденные электромагнитные колебания.
3.5 Содержание самостоятельной работы студентов под руководством
преподавателя. (СРСП)
Задание 1. Электростатика. Взаимодействие электрических зарядов. Закон сохранения электрических зарядов. Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции. Электрический диполь. Тренинг. Решение задач.
Задание 2. Поток вектора. Теорема Гаусса. Применение теоремы Гаусса к расчету напряженностей электрических полей. Работа электрического поля. Циркуляция электрического поля. Потенциал. Связь потенциала с напряженностью электростатического поля. Тренинг. Решение задач.
Задание 3. Проводники в электростатическом поле. Электрическое поле в проводнике и вблизи от поверхности проводника. Граничные условия на границе проводник-вакуум. Электроемкость. Конденсаторы. Емкость конденсаторов различной геометрической конфигурации. Тренинг. Решение задач.
Задание 4. Диэлектрики в электростатическом поле. Поляризационные заряды. Поляризованность. Типы диэлектриков. Диэлектрическая восприимчивость вещества и ее зависимость от температуры. Электрическое смещение. Тренинг. Решение задач.
Задание 5. Энергия взаимодействия электрических зарядов. Энергия заряженного конденсатора и системы проводников. Энергия электростатического поля. Объемная плотность энергии электростатического поля. Тренинг. Решение задач.
Задание 6. Постоянный электрический ток. Общие характеристики и условия существования электрического тока. Классическая электронная теория электропроводности металлов. Тренинг. Решение задач.
Задание 7. Законы Ома и Джоуля-Ленца в дифференциальной форме. Сторонние силы. ЭДС гальванического элемента. Обобщенный закон Ома для участка цепи с гальваническим элементом.. Тренинг. Решение задач.
Задание 8. Законы постоянного тока. Закон Ома, Джоуля-Ленца. Правила Кирхгофа. Электрический ток в газе и электрический ток в плазме. Тренинг. Решение задач.
Задание 9. Магнитное поле. Вектор магнитной индукции. Принцип суперпозиции. Закон Био-Савара-Лапласа. Расчеты магнитных полей простейших систем. Сила Лоренца. Движение заряженной частицы в магнитном поле. Тренинг. Решение задач.
Задание 10. Эффект Холла. Сила Ампера. Виток с током в магнитном поле. Момент сил, действующий на рамку. Магнитный поток. Теорема Гаусса для магнитного поля. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле. Тренинг. Решение задач.
Задание 11. Магнитное поле в веществе. Магнетики. Виды магнетиков. Диамагнетики. Парамагнетики. Ферромагнетики. Магнитный гистерезис. Температура Кюри. Граничные условия на границе двух сред. Закон полного тока для магнитного поля в веществе. Тренинг. Решение задач.
Задание 12. Явление электромагнитной индукции. Основной закон электромагнитной индукции. Правило Ленца. Вихревые токи. Тренинг. Решение задач
Задание 13. Явление самоиндукции и взаимной индукции. Индуктивность длинного соленоида. Коэффициент взаимной индукции. Трансформатор. Энергия магнитного поля электрического тока. Плотность энергии магнитного поля. Тренинг. Решение задач.
Задание 14 Уравнение Максвелла. Фарадеевская и максвелловская трактовка явления электромагнитной индукции. Ток смещения. Система уравнений Максвелла. Относительность электрических и магнитных полей. Векторный и скалярный потенциалы. Волновое уравнение. Скорость распространения электромагнитного возмущения. Тренинг. Решение задач.
Задание 15. Электромагнитные колебания. Колебательный контур. Свободные и вынужденные электромагнитные колебания. Тренинг. Решение задач.
3.6 График проведения занятий
Таблица 5.
№ | Дата | Время | Наименование тем |
Лекции | |||
1 |
|
| Электростатика. Взаимодействие электрических зарядов. Закон сохранения электрических зарядов. Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции. Электрический диполь. |
2 |
|
| Поток вектора. Теорема Гаусса. Применение теоремы Гаусса к расчету напряженностей электрических полей. Работа электрического поля. Циркуляция электрического поля. Потенциал. Связь потенциала с напряженностью электростатического поля. |
3 |
|
| Проводники в электростатическом поле. Электрическое поле в проводнике и вблизи от поверхности проводника. Граничные условия на границе проводник-вакуум. Электроемкость. Конденсаторы. Емкость конденсаторов различной геометрической конфигурации. |
4 |
|
| Диэлектрики в электростатическом поле. Поляризационные заряды. Поляризованность. Типы диэлектриков. Диэлектрическая восприимчивость вещества и ее зависимость от температуры. Электрическое смещение. |
5 |
|
| Энергия взаимодействия электрических зарядов. Энергия заряженного конденсатора и системы проводников. Энергия электростатического поля. Объемная плотность энергии электростатического поля |
6 |
|
| Постоянный электрический ток. Общие характеристики и условия существования электрического тока. Классическая электронная теория электропроводности металлов. |
7 |
|
| Законы Ома и Джоуля-Ленца в дифференциальной форме. Сторонние силы. ЭДС гальванического элемента. Обобщенный закон Ома для участка цепи с гальваническим элементом. |
8 |
|
| Законы постоянного тока. Закон Ома, Джоуля-Ленца. Правила Кирхгофа. Электрический ток в газе и электрический ток в плазме. |
9 |
|
| Магнитное поле. Вектор магнитной индукции. Принцип суперпозиции. Закон Био-Савара-Лапласа. Расчеты магнитных полей простейших систем. Сила Лоренца. Движение заряженной частицы в магнитном поле. |
10 |
|
| Эффект Холла. Сила Ампера. Виток с током в магнитном поле. Момент сил, действующий на рамку. Магнитный поток. Теорема Гаусса для магнитного поля. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле. |
11 |
|
| Магнитное поле в веществе. Магнетики. Виды магнетиков. Диамагнетики. Парамагнетики. Ферромагнетики. Магнитный гистерезис. Температура Кюри. Граничные условия на границе двух сред. Закон полного тока для магнитного поля в веществе. |
12 |
|
| Явление электромагнитной индукции. Основной закон электромагнитной индукции. Правило Ленца. Вихревые токи. |
13 |
|
| Явление самоиндукции и взаимной индукции. Индуктивность длинного соленоида. Коэффициент взаимной индукции. Трансформатор. Энергия магнитного поля электрического тока. Плотность энергии магнитного поля. |
14 |
|
| Уравнение Максвелла. Фарадеевская и максвелловская трактовка явления электромагнитной индукции. Ток смещения. Система уравнений Максвелла. Относительность электрических и магнитных полей. Векторный и скалярный потенциалы. Волновое уравнение. Скорость распространения электромагнитного возмущения. |
15. |
|
| Электромагнитные колебания. Колебательный контур. Свободные и вынужденные электромагнитные колебания. |
|
| Практические занятия | |
1 |
|
| Взаимодействие электрических зарядов. Электрическое поле. Работа электрического поля. Потенциал. |
2 |
|
| Электроемкость. Конденсаторы. Емкость конденсаторов. Диэлектрики в электростатическом поле. |
3 |
|
| Энергия электрического поля.. |
4 |
|
| Электрический ток. Законы постоянного тока. Правила Кирхгофа. Электрический ток в газах |
5 |
|
| Магнитное поле. Закон Био-Савара-Лапласа. Расчет магнитных полей простейших систем. |
6 |
|
| Сила Лоренца. Движение заряженных частиц в магнитном поле. |
7 |
|
| Явление электромагнитной индукции. Явление самоиндукции и взаимной индукции. |
8 |
|
| Электромагнитные колебания. |
|
| Лабораторные занятия (ЛЗ) | |
1. |
|
| Электрические измерительные приборы и их применение. Электростатические, электромагнитные и магнитоэлектрические приборы и их принцип работы. Шунт. |
2. |
|
| Изучение электростатического поля. Электрическое поле. Напряженность и потенциал поля. Работа электрического поля. Связь между напряженностью и потенциалом электрического поля. Эквипотенциальные поверхности. |
3. |
|
| Определение емкости конденсатора. Электроемкость проводника, конденсатора. Виды конденсаторов. Соединение конденсаторов. |
4. |
|
| Определение диэлектрической проницаемости. Виды диэлектриков. Поляризованность. Диэлектрическая восприимчивость. Вектор электрической индукции. |
5. |
|
| Изучение электрических свойств сегнетоэлектриков. Сегнетоэлектрики. Домены. Точка Кюри. Явление диэлектрического гистерезиса. Коэрцитивная сила. Пьезоэлектрики. |
6. |
|
| Измерение сопротивлений и определение удельного сопротивления проводника. Кристаллическая решетка металлов. Природа электрического сопротивления. Удельное сопротивление и удельная электропроводимость. Зависимость сопротивления металлов от температуры. |
7. |
|
| Определение температурного коэффициента сопротивления проводника и ширины запрещенный зоны полупроводника. Классификация твердых тел по электропроводности. Работа выхода электронов. Уровень Ферми. Типы полупроводников. Температурный коэффициент сопротивления. |
8. |
|
| Магнитные поля токовых систем. Силовая характеристика магнитного поля. Закон Био-Савара-Лапласса. Применение закона Био-Савара-Лапласса для различных токов. |
9. |
|
| Определение горизонтальной составляющей магнитного поля Земли. Возникновение магнитного поля. Характеристики магнитного поля. Индукция и напряженность магнитного поля. Определение индукции магнитного поля различных токов с помощью закона Био-Савара-Лапласа. |
10. |
|
| Определение удельного заряда электрона методом магнетрона. Электрический ток в вакууме. Движение заряженных частиц в магнитном поле. Сила Лоренца. |
11. |
|
| Изучение эффекта Холла в полупроводниках. Типы полупроводников. Уровень Ферми и работа выхода. Эффект Холла. |
12. |
|
| Определение магнитной проницаемости вещества. Магнетики и их типы. Магнитная восприимчивость. Связь между векторами индукции и напряженности. |
13. |
|
| Изучение магнитных свойств ферромагнетиков. Свойства ферромагнетиков. Домены. Петля гистерезиса. Точка Кюри. |
14. |
|
| Исследование колебательных контуров. Колебательный контур. Свободные, затухающие и вынужденные электромагнитные колебания. Декремент затухания. |
15. |
|
| Сложение гармонических электромагнитных колебаний. Сложение колебаний одного направления. Амплитуда и фаза результирующего колебания. |
4 УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО
ДИСЦИПЛИНЕ «ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ»
4.1. Основная и дополнительная литература
Основной литературы
1. Савельев общей физики: М: Наука, Физматлит, 1998, кн. 1-5.
2. , Яворский физики: М: Высшая Школа, 1999 г.
3. , Тодес общей физики. Т.2. Электричесво и магнетизм.
4. Э. Парселл. Электричество и магнетизм, том т.2. М. изд. Наука, 1975.
5. , , Утеулина и магнетизм, Алматы 2002г.
6. Трофимова физики: М: Высшая Школа, 2001. г.
7. Курс физики в 2-х томах, под ред. , С-П.: «Лань», 2001.
8. Матвеев и магнетизм.-М: Высшая школа, 1983.
9. Иродов законы электромагнетизма.- М: Высшая школа,
10. Сб. вопросв и задач по общей физике.-М: Наука, 1988.
11. Сб. задач по общему курсу физики.- М:Высшая школа, 2001.
12. , Утеулина и магнетизм. Часть1. Алматы, 1999.
13. Бедельбаева задания по курсу общей физики КазНТУ 2003.
14. , , Подкладнев и магнетизм. Часть 3. Алматы 1999.
15. , , и др. Электричество и магнетизм. Методическое указание к лабораторным работам. 1996.
16. Бегимов и электромагнетизм. Электронный учебник. Алматы 2004.
17. , , Сулеева и магнетизм. Часть2. Алматы 1999.
18. Волькенштейн по общему курсу физики. М.: Наука, 1990.
Дополнительный литература
1. Сивухин курс физики.- М.: Наука, , т.1-5.
2. , Электричество.- М.: Наука, 1977.
3. , Широков физики. Электромагнитное поле. Т.2- М.: Наука, 1980.
4. Бутиков .- М.: Высшая школа, 1987.
5. Матвеев и магнетизм. – М: Высшая школа, 1983.
6. Фейнман, Лейтон, Сэкдс. Фейнмановские лекции по физике. Том 6. Электричество и магнетизм. М.: изд. Мир. 1977.
СОДЕРЖАНИЕ
1. Цели и задачи дисциплины.……………………………….…….…..................3
2. Система оценки знаний студентов…………………………….…......……..…4
3. Содержание дисциплины, распределение часов по видам занятий………....5
3.2 Содержание лабораторных работ..……………………………..….............. .7
3.3 Содержание практических занятий……………………………..…................8
3.4 Содержание СРС……………………….…………………………..….…........10
3.5 Содержание СРСП …………………………….......................................... …. 11
3.6 График проведения занятий………………………………………......…….….12
4. Учебно-методические материалы по дисциплине ……………….................15
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 |
