1 Цели и задачи дисциплины

  Дисциплина «ФизикаIII» является основой теоретической подготовки и подготовки к инженерно – технической деятельности выпускников высшей технической школы.

  Дисциплина «ФизикаIII» представляет собой ядро физических знаний, необходимых инженеру, действующему в мире физических закономерностей. Дисциплина «ФизикаIII» включает разделы: электродинамика и оптика, особенно необходимых инженеру для понимания закономерностей процессов в современных приборах.

1.1 Цели преподавания дисциплины

Сформировать у студентов современное физическое и научное мировоззрение. Сформировать у студентов знания и умения использования фундаментальных законов, теорий классической и современной физики.

1.2 Задачи изучения дисциплины

Раскрыть сущность основных представлений, законов, теорий классической и современной физики в их внутренней взаимосвязи и целостности. Сформировать умения и навыки решения теоретических и экспериментально – практических задач из разных областей физики.

1.3 Пререквизиты: Физика 2

1.4 Постреквизиты: Специальные и профессиональные дисциплины.

       

2 Система оценки знаний студентов

Распределение рейтинговых процентов по дисциплине по видам контроля

Таблица 1

Вид итогового контроля

Виды контроля

Проценты

Экзамен

Итоговый контроль

100


Рубежный контроль

100


Текущий контроль

100

Календарный график сдачи всех видов контроля по дисциплине «ФизикаIII»

Таблица 2

Недели

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Недельное

количество

контроля

1

1

2

2

2

1

1

2

2

1

2

2

1

2

1

Вид

контроля

Л

Л

Л СР

Л, К

Л, СР

Л,

Л,

Л, РК

Л СР

Л,

Л, СР

Л, К

Л

Л, СР

РК

Виды текущего контроля:  Л – лабораторная работа, К – контрольная,

  СР – самостоятельная работа, РК – рубежный контроль


Оценка знаний студентов

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Таблица 3

Оценка

Буквенный эквивалент

Рейтинговый балл

(в процентах %)

В баллах

Отлично

А

95–100

4

А–

90–94

3,67

Хорошо

В+

85–89

3,33

В

80–84

3,0

В–

75–79

2,67

Удовлетворительно

С+

70–74

2,33

С

65–69

2,0

С–

60–64

1,67

D+

55–59

1,33

D

50–54

1,0

Неудовлетворительно

F

0–49

0

3содержание дисциплины

3.1 Распределение часов по видам занятий

       Таблица 4


Наименование темы

Количество академических часов

Лекции

Лабор

СРСП

СРС
Электростатика. Напряженность и потенциал электрического поля. Теорема Гаусса.

2

2

4

4
Проводники и диэлектрики. Электрическое смещение. Электроемкость. Энергия электростатического поля.

2

2

4

4
Постоянный электрический ток. Законы Ома и Джоуля - Ленца. Правила Кирхгофа.

2

2

4

4
Электрический ток в средах: металлах, полупроводниках, электролитах.

2

2

4

4
Магнитное поле. Закон Био-Савара-Лапласа. Силы Ампера, Лоренца.

2

2

4

4
Магнитное поле в веществе. Пара-, диа-, ферромагнетики. Электромагнитная индукция.

2

2

4

4
Электромагнитные колебания. RLC-контур. Переменный ток.

2

2

4

4
Электромагнитные волны. Уравнения Максвелла.

2

2

4

4
Геометрическая оптика. Оптические приборы.

2

2

4

4
Свойства световых волн. Электромагнитная природа света.

2

2

4

4

11. Интерференция.

2

2

4

4

12. Дифракция.

2

2

4

4

13. Взаимодействие электромагнитных волн с веществом.

2

2

4

4

14. Тепловое излучение.

2

2

4

4

15. Квантовая оптика.

2

2

4

4

Всего часов

30

30

60

60

3.2 Содержание лекций

1. Электрическое поле. Закон Кулона. Напряжённость электростатического поля. Теорема Гаусса. Применение теоремы Гаусса для расчета электростатических полей. Потенциал электростатического поля. Связь  между потенциалом φ и напряжённостью электрического  поля .

2. Проводники и диэлектрики в электрическом поле. Ориентационная, электронная и ионная поляризации. Электрическое смещение. Электроемкость. Конденсаторы. Энергия электростатического поля.

3. Постоянный электрический ток. Законы Ома и Джоуля - Ленца. Правила Кирхгофа. Электроизмерительные приборы.

4. Электрический ток в средах: металлах, полупроводниках, электролитах. p-nпереход. Транзистор.

5. Магнитное поле. Закон Био-Савара-Лапласа. Силы Ампера, Лоренца.  Закон полного тока.

6. Магнитное поле в веществе. Пара-, диа-, ферромагнетики. Электромагнитная индукция. Правило Ленца.

7. Электромагнитные колебания. RL-,  RC–цепи.  RLC-контур. Свободные, затухающие колебания. Вынужденные колебания. Переменный ток. Векторная диаграмма для последовательного и параллельного RLC-контура. Трансформаторы. Передача электрической энергии.

8. Электромагнитные волны. Уравнения Максвелла.

9. Законы геометрической оптики. Полное отражение. Зеркала, линзы. Оптические приборы

10. Свойства световых волн. Электромагнитная природа света. Фазовая и групповая скорости.

11. Интерференция. Пространственная и временная когерентность. Тонкие пленки.

12. Дифракция. Принцип Гюйгенса – Френеля. Зоны Френеля. Дифракция Френеля и Фраунгофера. Дифракция на одной щели и дифракционной решетке.

13. Взаимодействие электромагнитных волн с веществом. Дисперсия. Рассеяние. Поглощение. Поляризация.

14. Тепловое излучение. Законы теплового излучения. Формула Планка.

15. Квантовая оптика. Фотоэффект. Эффект Комптона. Корпускулярно - волновой  дуализм света.

3.3 Содержание лабораторных занятий

1.Изучение электрических полей на установке ЭФМ.

Изучение эквипотенциальных поверхностей и силовых линий для электрических полей разной конфигурации.

2. Определение емкости конденсатора двумя методами: а) при помощи мостовой схемы на переменном токе, б) при  помощи баллистического гальванометра.

Изучение ёмкости конденсатора.

3. Изучение обобщенного закона Ома.

Изучение закона Ома для однородного и неоднородного участка цепи.

4.Изучение электроизмерительных приборов. Градуирование амперметра и вольтметра

Изучение принципов работы амперметра и вольтметра. Расширение пределов измерения приборов.

5. Определение температурного коэффициента сопротивления проводников и ширины запрещенной зоны полупроводников.

Изучение температурной зависимости электрических сопротивлений проводников и полупроводников. 

6. Изучение работы полупроводникового диода.

Изучение  свойствp-nперехода.

7. Снятие петли гистерезиса, определение точки Кюри и намагниченности насыщения

Изучение магнитных свойств ферромагнетиков.

8.Исследование затухающих колебаний в электрических цепях.

Определение коэффициента затухания и времени релаксации.

9.Изучение интерференции лазерного излучения в опыте Юнга.

Исследование явления интерференции.

Изучение дифракции света на щели, на нити и на круглом отверстии.

Исследование дифракции Френеля.

3.4 Планы занятий в рамках самостоятельной работы студентов под руководством преподавателя (СРСП)

1. Применение теоремы Гаусса для расчета электростатических полей. Циркуляция вектора .Связь  между напряжённостью электрического  поля и потенциалаφ.

2. Ориентационная, электронная и ионная поляризации. Электроемкость. Конденсаторы. Энергия электростатического поля.

3. Применение правил Кирхгофа для расчета электрических цепей. Электроизмерительные приборы.

4. Электронная и дырочная проводимости в примесных полупроводниках. p-nпереход. Транзистор.

5. Применение законаБио-Савара-Лапласа и теоремы Гаусса для расчета магнитных полей. 

6.  Ферромагнетики. Петля гистерезиса. Электромагнитная индукция. Правило Ленца.

7. Резонанс тока инапряжения в последовательном и параллельном RLC-контуре. Векторная диаграмма для последовательного и параллельного RLC-контура.

8. Уравнения Максвелла.

9. Построение изображения в сферических зеркалах и линзах.

10. Электромагнитная природа света. Фазовая и групповая скорости.

11. Интерференция света в тонких пленках.

12. Дифракция Френеля на щели и диске. Дифракция Фраунгофера на одной щели и дифракционной решетке.

13. Закон Малюса. Закон Брюстера. Вращение плоскости поляризации оптически активными средами.

14. Законы Кирхгофа, Стефана – Больцмана, Вина. Формула Планка.

15. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Эффект Комптона.

3.5 Планы занятий в рамках самостоятельной работы студентов (СРС)

Задание 1, 2. Электростатика. Силовая и энергетическая характеристика электрического поля. Теорема Гаусса. Электроемкость. Энергия электростатического поля.

Домашнее задание 1

Вариант

Номера задач

1

9.4

9.38

9.53

9.65

9.77

2

9.5

9.39

9.54

9.66

9.78

3

9.6

9.40

9.55

9.67

9.79

4

9.7

9.41

9.56

9.68

9.80

5

9.9

9.42

9.57

9.69

9.81

6

9.10

9.43

9.58

9.70

9.82

7

9.11

9.44

9.59

9.71

9.83

8

9.13

9.45

9.60

9.72

9.84

9

9.14

9.46

9.61

9.73

9.85

10

9.15

9.47

9.62

9.74

9.86

Задание 3, 4. Постоянный электрический ток. Законы Ома и Джоуля - Ленца. Правила Кирхгофа. Законы Фарадея для электролиза. Электрический ток в средах  полупроводниках.

Домашнее задание 2

Вариант

Номера задач

1

10.1

10.22

10.39

10.61

10.97

2

10.3

10.23

10.40

10.62

10.98.

3

10.4

10.24

10.41

10.63

10.99

4

10.5

10.25

10.42

10.64

10.101

5

10.6

10.26

10.43

10.65

10.102

6

10.7

10.27

10.44

10.66

10.103

7

10.8

10.28

10.45

10.67

10.106

8

10.9

10.29

10.46

10.68

10.107

9

10.10

10.30

10.47

10.71

10.108

10

10.11

10.31

10.48

10.72

10.109

Задание 5, 6, 7, 8. Магнетизм. Закон Био-Савара-Лапласа. Силы Ампера, Лоренца.  Электромагнитная индукция. Электромагнитные колебания. RL-,  RC–цепи.  RLC-контур. Переменный ток.

Домашнее задание 3

Вариант

Номера задач

1

11.3

11.69

11.93

11.13120

14.10

2

11.4

11.70

11.94

11.130

14.11

3

11.5

11.71

11.95

11.129

14.12

4

11.6

11.72

11.96

11.128

14.13

5

11.7

11.73

11.98

11.127

14.14

6

11.8

11.74

11.99

11.126

14.15

7

11.9

11.75

11.100

11.120

14.16

8

11.10

11.76

11.101

11.119

14.17

9

11.11

11.77

11.102

11.118

14.18

10

11.12

11.78

11.103

11.117

14.19

Задание9, 10, 11. Геометрическая оптика. Линзы. Зеркала. Интерференция и дифракция света.

Домашнее задание 4

Вариант

Номера задач

1

15.3

15.31

16.2

16.34

16.39

2

15.4

15.32

16.3

16.35

16.40

3

15.5

15.33

16.4

16.36

16.41

4

15.6

15.34

16.5

16.27

16.42

5

15.7

15.35

16.6

16.28

16.44

6

15.8

15.36

16.7

16.29

16.45

7

15.9

15.37

16.8

16.30

16.46

8

15.10

15.38

16.9

16.31

16.48

9

15.11

15.39

16.10

16.32

16.49

10

15.12

15.40

16.11

16.33

16.50

Задание 12, 13, 14, 15.  Поляризация, дисперсия поглощение света. Законы Кирхгофа, Стефана – Больцмана, Вина. Формула Планка.  Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Эффект Комптона.

Домашнее задание 5

Вариант

Номера задач

1

16.58

18.1

18.13

19.18

19.33

2

16.59

18.2

18.14

19.17

16.32

3

16.60

18.3

18.15

19.16

16.31

4

16.61

18.4

18.16

19.15

16.30

5

16.62

18.5

18.17

19.14

16.29

6

16.63

18.6

18.189

19.13

16.28

7

16.64

18.7

18.19

19.10

16.27

8

16.65

18.9

18.20

19.8

16.26

9

16.66

18.11

18.21

19.6

16.25

10

16.67

18.12

18.22

19.5

16.24

  Домашние задания берутся из основной 7. Номер варианта соответствует последней цифре номера зачётной книжки.

График проведения занятий

Таблица 5

№

Дата

Время

Наименование тем

Лекции:

1

Электростатика. Напряженность и потенциал электрического поля. Теорема Гаусса.

2

Проводники и диэлектрики. Электрическое смещение. Электроемкость. Энергия электростатического поля.

3

Постоянный электрический ток. Законы Ома и Джоуля - Ленца. Правила Кирхгофа.

4

Электрический ток в средах: металлах, полупроводниках, электролитах.

5

Магнитное поле. Закон Био-Савара-Лапласа. Силы Ампера, Лоренца.

6

Магнитное поле в веществе. Пара-, диа-, ферромагнетики. Электромагнитная индукция.

7

Электромагнитные колебания. RLC-контур. Переменный ток.

8

Электромагнитные волны. Уравнения Максвелла.

9

Геометрическая оптика. Оптические приборы.

10

Свойства световых волн. Электромагнитная природа света.

11

Интерференция.

12

Дифракция.

13

Взаимодействие электромагнитных волн с веществом.

14

Тепловое излучение.

15

Квантовая оптика.

Лабораторные работы:

1

Изучение электрических полей на установке ЭФМ.

2

Определение емкости конденсатора двумя методами: а) при помощи мостовой схемы на переменном токе, б) при  помощи баллистического гальванометра.

3

Изучение обобщенного закона Ома.

4

Изучение электроизмерительных приборов. Градуирование амперметра и вольтметра

5

Определение температурного коэффициента сопротивления проводников и ширины запрещенной зоны полупроводников.

6

Изучение работы полупроводникового диода.

7

Снятие петли гистерезиса, определение точки Кюри и намагниченности насыщения.

8

Исследование затухающих колебаний в электрических цепях.

9

Изучение интерференции лазерного излучения в опыте Юнга.

10

Изучение дифракции света на щели, на нити и на круглом отверстии.

4Список литературы

Список основной литературы

1. Савельев общей физики. Т.1-3. Учебное пособие для втузов. В 5 книгах. М. Астрель/ АСТ 2003г.

2. Трофимова физики: Учебное пособие. Изд. 15-е, стереотипное, -558с, М: Академия, 2007 г.

3. Грабовский физики: Учебник для вузов. Изд. 6-е - 608 с. {Учебники для вузов: Специальная литература}, СПб:Лань, 2002 г.

4., Яворский физики: Учебное пособие для втузов. Изд. 6-е, испр. - 607 с. М: Высшая Школа, 2003г.

5. Трофимова задач по курсу физики для втузов: Учебное пособие для инженерно-технических специальностей высших учебных заведений. Изд. 4-е - 384 с. М: Оникс 21 век /Мир и Образование, 2005 г.

6. , Павлова задач по курсу физики с решениями: Учебное пособие для вузов. Изд. 2-е, испр./ 3-е - 591 с.        М: Высшая Школа, 2002 г.

7. Волькенштейн задач по общему курсу физики для студентов технических вузов Изд. доп., перераб. - 327 с. {Специалист} СПб: СпецЛит, 2002

8. адачник по физике. – М.: Высшая школа, 1981.

9. , , НиязоваШ. В, УтеулинаК. Аи др. Электричество и магнетизм. Методическое указание к лабораторным работам, ч.3. Изд-во КазНТУ,2005.

Список дополнительной литературы

10. Курс физики. : в 2-х т., под ред. , С-П.: «Лань», 2001.

11. Матвеев и магнетизм. – М: Высшая школа, 1983.

12.  Сб. задач по общему курсу физики. – М: Высшая школа, 2001.

13.    Задачи по общей физике М: Наука, 1999.

14. Сивухин курс физики. - М.: Наука, 1977-1986, т. 1-3.

15. Брейтот Дж. 101 ключевая идея: Физика (пер. с англ. ), 256 с. {Грандиозный мир}, М: Фаир-Пресс, 2001г.

16. , , и др.        Сборник вопросов и задач по общей физике Изд. 2-е, испр. - 328 с. {Высшее образование}        М: Академия, 2002 г.

17. , , и др. Сборник задач по общему курсу физики: Ч. 2. Электричество и магнетизм, оптика. Учебное пособие для вузов (под ред. ) Изд. 2-е, испр. - 368 с. {Физика}  М: МФТИ, 2000 г.

18. правочное руководство по физике: Фундаментальные концепции, основные уравнения и формулы (пер. с англ. и др.) - 461 с. М: Мир, 2001 г.

СОДЕРЖАНИЕ

стр

1

Общие положения

3

2

Система оценки знаний студентов

3

3

Содержание дисциплины

4

3.1

Распределение часов по видамзанятий

4

3.2

Содержание лекций

4

3.3

Содержание лабораторных занятий

5

3.4

Планы занятий в рамках самостоятельной работыстудентов под руководством преподавателя  (СРСП)

6

3.5

Планы занятий в рамках самостоятельной работы студентов (СРС)

7

3.6

График проведения занятий

8

4

Список основной и дополнительной литературы

9