Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное образовательное

учреждения высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по образованию

___________________(Т. Э.О’Коннор)

« ____» ___________ 2012 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

НАИМЕНОВАНИЕ: ФИЗИКА: Электричество и магнетизм

НАПРАВЛЕНИЕ ПОДГОТОВКИ: 220400 Управление в технических системах, 221400 Управление качеством, 221700 Стандартизация и метрология, 151000 Технологические машины и оборудование, 280700 Техносферная безопасность, 150400 Металлургия, 261400 Технологии художественной обработки материалов

ПРОФИЛЬ ПОДГОТОВКИ (НАИМЕНОВАНИЕ ПРОГРАММЫ):

все профили___________________________________________________

(указывается наименование профиля/наименование программы)

КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ): Бакалавр

КОД МОДУЛЯ В УЧЕБНОМ ПЛАНЕ: 11

СЕМЕСТР: 3

ФОРМА ОБУЧЕНИЯ: Очная

ВИД ИТОГОВОГО КОНТРОЛЯ: Экзамен

СОГЛАСОВАНО

Начальник учебно-методического управления ______________ ()

Начальник управления образовательных

стандартов и программ _______________ ()

Зав. кафедрой физики ________________ ()

Москва – 2012

Рабочая программа модуля (РП) составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО, образовательного стандарта НИТУ «МИСиС» на основании ООП и учебного(ых) плана(ов) НИТУ «МИСиС» по направлениям:

220400 Управление в технических системах, 221400 Управление качеством,

(направление подготовки)

221700 Стандартизация и метрология, 280700 Техносферная безопасность 151000 Технологические машины и оборудование,

(направление подготовки)

150400 Металлургия,

261400 Технологии художественной обработки материалов

(направление подготовки)

Рецензент:

( должность, уч. звание, уч. степень)

Автор(ы):

, доцент, канд. физ.-мат. наук

()

(должность, уч. звание, уч. степень)

РП обсуждена на заседании кафедры

Протокол №

от

Зав. Кафедрой

физики

Профессор, д. ф.-м. н.

(кафедра,

подпись,

)

РП одобрена на заседании НМСН

по направлению

221700 Стандартизация и метрология

Протокол №

от

Председатель НМСН по направлению ______________________________________

проф., д. т.н.

подпись,

)

РП одобрена на заседании НМСН

по направлению

280700 Техносферная безопасность

Протокол №

от

Председатель НМСН по направлению ______________________________________

доц, к. т.н.

подпись,

)

РП одобрена на заседании НМСН

по направлению

151000 Технологические машины и оборудование

Протокол №

от

Председатель НМСН по направлению ______________________________________

проф., д. т.н. ёв,

подпись,

)

РП одобрена на заседании НМСН

по направлению

150400 Металлургия

Протокол №

от

Председатель НМСН по направлению ______________________________________

доц. К. т.н.

подпись,

)

РП одобрена на заседании НМСН

по направлению

261400 Технологии художественной обработки материалов

Протокол №

от

Председатель НМСН по направлению ______________________________________

проф., д. т.н.

подпись,

)

РП одобрена на заседании НМСН

по направлению

220400 Управление в технических системах

Протокол №

от

Председатель НМСН по направлению ______________________________________

проф., д. т.н.

подпись,

)

РП одобрена на заседании НМСН

по направлению

221400 Управление качеством

Протокол №

от

Председатель НМСН по направлению ______________________________________

проф.

подпись,

)

1  ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ СЕМЕСТРОВОГО МОДУЛЯ

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Цели:

·  освоение знаний о фундаментальных физических законах и принципах, лежащих в основе современной физической картины мира; наиболее важных открытиях в области физики, оказавших определяющее влияние на развитие техники и технологии; методах научного познания природы; свойствах вещества и поля; пространственно-временных закономерностях; динамических и статистических законах природы; элементарных частицах и фундаментальных взаимодействиях;

·  овладение умениями применять полученные знания по физике для объяснения разнообразных физических явлений и свойств веществ; оценивать достоверность естественнонаучной информации; проводить наблюдения, планировать и выполнять эксперименты, обрабатывать результаты измерений, представлять результаты наблюдений или измерений с помощью таблиц, графиков и выявлять на этой основе эмпирические зависимости; выдвигать гипотезы и строить модели, устанавливать границы их применимости;

·  развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей в процессе решения физических задач, выполнения экспериментальных исследований, самостоятельного приобретения новых знаний физического содержания, использования современных информационных технологий с целью поиска, переработки и оценки достоверности учебной и научно-популярной информации по физике;

·  воспитание отношения к физике как к элементу общечеловеческой культуры; убежденности в необходимости обосновывать высказываемую позицию, уважительно относиться к мнению оппонента, сотрудничать в процессе совместного выполнения задач; чувства ответственности за защиту окружающей среды.

Задачи:

1.  Научить бакалавров современным методам физического исследования на основе знаний универсальных законов электромагнитного поля, законов постоянного тока, электромагнитных колебаний и волн.

2.  Обеспечить освоение основных понятий и уравнений электромагнетизма, включая основные понятия и уравнения электрических колебаний и электромагнитных волн.

3.  Сформировать навыки решения прикладных задач расчета электростатических и магнитостатических полей, простейших электрических цепей, электрических колебательных систем.

4.  Сформировать навыки решения прикладных задач расчета движения заряженных частиц в электромагнитном поле.

5.  Сформировать навыки решения прикладных задач расчета поведения проводников, диэлектриков и магнетиков в электромагнитном поле.

2 МЕСТО МОДУЛЯ В СТРУКТУРЕ ООП БАКАЛАВРИАТА

Математический и естественнонаучный цикл.

Базовая часть

Физика – наука, изучающая наиболее общие закономерности явлений природы, свойства и строение материи и законы её движения. Поэтому понятия физики и её законы лежат в основе всего естествознания. законы физики представляют собой количественные соотношения и формулируются на математическом языке. экспериментальная физика проводит опыты для обнаружения новых фактов и для проверки известных физических законов. теоретическая физика формулирует законы природы и объясняет конкретные явления на основе этих законов. Поэтому физика является базовой дисциплиной для естественнонаучного цикла дисциплин в подготовке бакалавров по всем направлениям обучения, связанным как с наукой о материалах, так и с техникой.

Знания, полученные студентами при изучении данного раздела физики, необходимы для освоения других разделов физики и таких дисциплин как, например, теоретическая механика, сопротивление материалов, физическая химия и др. полученные знания могут быть также использованы при изучении специальных дисциплин.

В результате изучения базовой части цикла обучающийся должен:

знать:

Источники электромагнитного поля. основные понятия и законы электромагнитного поля.

Основные понятия и уравнения собственных, затухающих и вынужденных колебаний в электрическом контуре.

Волновое уравнение и уравнение электромагнитной волны. Основные свойства электромагнитных волн.

уметь:

Использовать фундаментальные общеинженерные знания;

Осуществлять корректное математическое описание физических явлений;

Использовать физико-математический аппарат для решения;

задач, возникающих в ходе профессиональной деятельности;

Использовать знания физических законов для решения задач электростатики, магнитостатики и электродинамики.

Решать уравнения электрических колебаний и электромагнитных волн.

владеть:

культурой мышления, обобщать и анализировать информацию,

ставить цель и выбирать пути ее достижения;

основными законами естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности;

основными методами, способами и средствами получения,

хранения, переработки информации;

компьютером как средством управления информацией.

Модуль входит в состав дисциплины “ФИЗИКА”.

Модули (дисциплины), обязательные для предварительного изучения:

1.Курс математики и физики в объеме программы средней школы.

2.”ФИЗИКА” – Раздел “МЕХАНИКА” в объеме 2-го семестра.

3."Высшая математика"

Разделы:

“Введение в математический анализ”, "Дифференциальное и интегральное исчисление", “Аналитическая геометрия”, “Основы линейной алгебры”.

3. ТРЕБОВАНИЯ К КОНЕЧНЫМ РЕЗУЛЬТАТАМ ОБУЧЕНИЯ ПО СЕМЕСТРОВОМУ МОДУЛЮ

Таблица 1- Связь результатов обучения, занятий и компетенций

№ п/п

Результат обучения

(частные компетентности)

Номер и вид обеспечивающего занятия

Код компетенций*

ЛК

ПЗ

ЛР

С

СР

УРОВЕНЬ «ЗНАТЬ» (знание и понимание)

1

Перечислять и характеризовать

источники электромагнитного поля

+

+

+

ОК. В.6;

ОПК. В.1;

ОПК. В.1;

ОПК. В.1;

ОПК. Н.5;

ОПК. В.1;

ОПК. В.1;

ПК. П.2;

ПК. П.2

2

Перечислять и характеризовать свойства электрических зарядов

+

+

+

3

Перечислять и характеризовать силовые и энергетические характеристики электромагнитного поля

+

+

+

4

Перечислять и характеризовать способы наглядного представления электрических и магнитных полей

+

+

+

5

Перечислять и характеризовать методы расчета электрических и магнитных полей.

+

+

+

6

Перечислять и характеризовать основные уравнения Максвелла для статических электрических и магнитных полей

+

+

+

7

Перечислять и характеризовать основные уравнения Максвелла для переменных электрических и магнитных полей

+

+

+

8

Перечислять и характеризовать основные виды диэлектриков

+

+

+

9

Перечислять и характеризовать основные виды магнетиков

+

+

+

10

Перечислять и характеризовать основные законы постоянного тока

+

+

+

11

Перечислять и характеризовать основные закономерности явлений электромагнитной индукции

+

+

+

12

Перечислять и характеризовать основные виды и закономерности колебаний в электрическом колебательном контуре

+

+

+

13

Перечислять и характеризовать свойства и характеристики упругих волн

+

+

+

14

Перечислять и характеризовать свойства и характеристики электромагнитных волн

+

+

+

15

Перечислять и характеризовать единицы измерения основных физических величин в международной системе единиц СИ.

+

+

+

УРОВЕНЬ «УМЕТЬ» (в области применения, анализа, синтеза, оценки)

1

Формулировать основные уравнения электростатики, рисовать картины силовых линий электростатических полей точечного заряда, диполя, нити, плоскости, проводящего шара, сферы, плоскости и плоского конденсатора.

+

+

+

ОК. В.6;

ОПК. В.1;

ОПК. В.1;

ОПК. В.1;

ОПК. Н.5;

ОПК. В.1;

ОПК. В.1;

ПК. П.2;

ПК. П.2

2

Формулировать основные уравнения магнитостатики, рисовать картины силовых линий магнитных полей движущегося заряда, прямого проводника с током, кругового тока, соленоида и тороида

+

+

+

3

Формулировать основные уравнения законов постоянного тока и рассчитывать простейшие электрические цепи

+

+

+

4

Формулировать основные уравнения и решать задачи движения заряженных частиц в постоянных электрических и магнитных полях

+

+

+

5

Формулировать уравнения и строить графики собственных, затухающих, вынужденных колебаний для решения задач колебательного движения.

+

+

+

5

Формулировать уравнения и решать задачи распространения бегущих волн, переноса энергии и импульса.

+

+

+

6

Формулировать уравнения и строить профили стоячих волн в ограниченных средах.

+

+

+

УРОВЕНЬ «ВЛАДЕТЬ» (опытом, навыками в области применения, анализа, синтеза, оценки)

1

Владеть навыками анализа и применения уравнений Максвелл-ла в интегральной и дифференциальной формах

+

+

+

ОК. В.6;

ОПК. В.1;

ОПК. В.1;

ОПК. В.1;

ОПК. Н.5;

ОПК. В.1;

ОПК. В.1;

ПК. П.2;

ПК. П.2

2

Владеть навыками расчетов задач электростатики с применением уравнений Максвелла

+

+

+

3

Владеть навыками расчетов

задач магнитостатики с применением уравнений Максвелла

+

+

+

4

Владеть навыками расчетов электрических полей в диэлектриках

+

+

+

5

Владеть навыками расчетов магнитных полей в магнетиках

+

+

+

6

Владеть навыками расчетов электрических цепей с помощью правил Кирхгофа

+

+

+

7

Владеть навыками расчетов параметров движения заряженных частиц в электромагнитном поле на основе законов динамики и законов сохранения.

+

+

+

8

Владеть навыками расчетов колебательных систем аналитическими методами и с помощью метода векторных диаграмм.

+

+

+

9

Владеть навыками расчетов задач с применением эффекта Доплера

+

+

+

4. ОБЪЕМ дисциплины И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ (ЧАС)

Общая трудоемкость семестрового модуля (дисциплины) составляет:

__ зачетных(е) единиц(ы), ___ акад. часов

Таблица 2

Вид учебной работы

Трудоемкость,

акад. час

Аудиторные занятия, в том числе:

Лекции

17

Практические занятия (ПЗ)

34

Семинары (С)

0

Лабораторные работы (ЛР)

0

Самостоятельная работа, в том числе:

Домашнее задание №1 «Электростатика», «Постоянный ток» «Магнитное поле постоянного тока»,

60

Домашнее задание №2 «Движение заряженных частиц в электромагнитном поле», «Явление электромагнитной индукции», «Электромагнитные колебания», «Волны»

42

Подготовка к практическим занятиям, контрольным работам, экзамену с привлечением электронных ресурсов

….

5. СОДЕРЖАНИЕ СЕМЕСТРОВОГО МОДУЛЯ

5.1. Разделы дисциплины и виды учебной работы

Таблица 3

№ п/п

Раздел семестрового модуля

Трудоемкость по видам учебной работы (час.)

Формы самостоятельной работы

всего

очная форма обучения

ЛК

ПЗ

ЛР

С

СР

1

2

4

5

6

7

8

9

1

Электростатика

12

4

8

0

0

0

ДЗ №1

2

Постоянный электрический ток

4

2

2

0

0

0

3

Магнитное поле постоянного тока

12

4

8

0

0

0

4

Квазистационарные электромагнитные поля. Электромагнитные колебания и волны

23

7

16

0

0

0

ДЗ №2

Итого:

51

17

34

0

0

0

5.2  СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ МОДУЛЯ

Таблица 4

№ раздела

№ лекции

Основное содержание

Кол-во часов

Литература

1

1

Электростатика. Напряженность и потенциал электрического поля. Основные уравнения электростатики. Расчеты электрических полей.

2

9.а.1.

9.б.1 - 2

9.в.1 - 4

1

2

Электрическая сила. Закон Кулона. Электрический диполь в электрическом поле. Проводники и диэлектрики в электрическом поле.

2

2

3

Постоянный ток. Электродвижущая сила. Законы Ома, Джоуля - Ленца, правила Кирхгофа.

2

3

4

Магнитное поле постоянного тока. Индукция магнитного поля. Законы Био-Савара-Лапласа и Ампера. Основные уравнения магнитостатики. Расчеты магнитных полей.

2

3

5

Магнитная сила. Проводник с током в магнитном поле. Магнитный диполь. Магнитное поле в веществе.

2

4

6

Движение заряженных частиц в электромагнитном поле.

2

4

7

Электродинамика. Явление электромагнитной индукции. Уравнения Максвелла.

2

4

8

Электромагнитные колебания: собственные, затухающие и вынужденные.

2

4

9

Волны

1

Итого:

17

5.3 ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

Таблица 5*

№ раздела

№ пр. занятия

Наименование

Кол-во часов

Литература

1

1

Электростатическое поле. Напряженность и потенциал электрического поля. Суперпозиция полей.

2

9.а.1, 2.

9.б.1 - 3

9.в.1 - 5

1

2

Теорема о потоке вектора напряженности электрического поля. Расчеты электрических полей.

2

1

3

Электрический диполь в электрическом поле.

2

1

4

Проводники в электрическом поле. Конденсаторы.

2

2

5

постоянный ток. Понятие ЭДС. Законы Ома, Джоуля-Ленца. Правила Кирхгофа.

2

3

6

Магнитное поле постоянного тока. Индукция магнитного поля. Законы Био-Савара-Лапласа и Ампера. Суперпозиция полей.

2

3

7

Теорема о циркуляции вектора индукции магнитного поля. Расчеты магнитных полей.

2

3

8

Магнитная сила. Проводники с током в магнитном поле. Принцип электромотора переменного тока.

2

3

9

Движение заряженных частиц в электромагнитном поле

2

1-3

10

Подготовка к защите домашнего задания №1 – ответы на контрольные вопросы

по темам 1 - 3

2

4

11

электромагнитная индукция. закон Фарадея. Правило Ленца.

2

4

12

Принцип генератора переменного тока. Самоиндукция. Взаимоиндукция.

2

4

13

Электрический колебательный контур. Собственные колебания.

2

4

14

Электрический колебательный контур. Затухающие и вынужденные колебания.

2

4

15

Волны

2

4

16

Подготовка к защите домашнего задания №2 – ответы на контрольные вопросы

по теме 4

2

1 - 4

17

Контрольная работа

2

5.4. ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ СЕМИНАРСКИХ ЗАНЯТИЙ

«Программой семестрового модуля семинарские занятия не предусмотрены».

5.5. ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ

«Программой семестрового модуля лабораторные занятия не предусмотрены».

6. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИЗУЧЕНИЮ СЕМЕСТРОВОГО МОДУЛЯ

7. ПЕРЕЧЕНЬ ЗАДАНИЙ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ВЫПОЛНЕНИЯ*

Таблица 8

Задания

Срок выдачи

(№ недели)

Срок сдачи

(№ недели)

Номера разделов

дисциплины

Домашнее задание №1 «Электростатика», «Постоянный ток», «Магнитное поле постоянного тока».

1

10

1-3

Домашнее задание №2 «Движение заряженных частиц в электромагнитном поле», «Явление электромагнитной индукции», «Электромагнитные колебания», «Волны»

9

17

4

8. ПЕРЕЧЕНЬ КОНТРОЛЬНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ

Таблица 9

Вид контрольного

мероприятия*

Наименование**

Срок проведения

(№ недели)

Контролируемый объем

модуля

(№№ разделов)

Контрольная работа

17

1 - 4

9. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СЕМЕСТРОВОГО МОДУЛЯ

а.ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1.Савельев общей физики. В 5 томах. Том 2. Электричество и магнетизм. Учебное пособие. 348с. Лань, 2011.

2.  Волькенштейн задач по общему курсу физики. – СПб.: Спец. лит. 2005. – 327с.

б. ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА:

1.  А. Учебное пособие по физике: Часть 3 «Силовые поля». Издательский Дом МИСИС. 174 с. 2009 г

2.  Рахштадт пособие по физике: Часть 4 «Колебания и волны». Издательский Дом МИСИС.126 с. 2009 г.

3.  , В, . ФИЗИКА. Задания и методические указания (для всех специальностей). 1997 г.

в. ЭЛЕКТРОННЫЙ КОНТЕНТ:

1., ,

Конспект лекций «электромагнетизм». http://www. misis. ru/ru/1353

2., ,

Конспект лекций «Оптика. Атомная и ядерная физика».

http://www. misis. ru/ru/1386

3.Рахштадт интерактивный электронный учебник для смешанного обучения по курсу «Общая физика». http://econom.misis.ru. 2011 г.

4.Рахштадт материалы к учебной общеуниверситетской дисциплине «Физика» (глоссарий), http://www. misis. ru/ru/1311

5.Рахштадт разработка контрольно-измерительных материалов для самоподготовки и самооценки знаний (тесты) по курсу «Общая физика». Learn exact. http://lex. misis. ru/exact/ glove/viewer. asp, 2010 г.

10. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СЕМЕСТРОВОГО МОДУЛЯ

10.1 Специализированные лаборатории

10.2 Средства обеспечения освоения семестрового модуля (перечень обучающих, контролирующих и расчетных программ, диафильмов, кино - и телефильмов и т. д.)

1. Система дистанционного обучения DIST (http://econom. misis. ru/)

2. Система МИСиС-СИТИ (http://www. misis. ru/ru/6173)

3. Рахштадт интерактивный электронный учебник для смешанного обучения по курсу «Общая физика». http://econom.misis.ru. 2011 г.