Электродинамика - Учебно

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Филиал в г.Ишиме
УТВЕРЖДАЮ
Директор филиала
______________ /Шилов С.П./
20.11.2014
ЭЛЕКТРОДИНАМИКА
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа
для студентов направления подготовки:
050100.62 (44.03.05) Педагогическое образование
профиля подготовки: Математика физика
очной формы обучения
ЛИСТ СОГЛАСОВАНИЯ
От 20.11.2014
Содержание: УМК по дисциплине «Электродинамика» для студентов направления подготовки
050100.62 (44.03.05) Педагогическое образование профиля подготовки Математика физика очной
формы обучения.
Автор(-ы): к.п.н., доцент Журавлева Н.С.
Объем 33 стр.
Должность
Заведующий
кафедрой физикоматематических
дисциплин и
профессиональнотехнологического
образования
Председатель УМС
филиала ТюмГУ в
г.Ишиме
Начальник ОИБО
ФИО
Мамонтова
Т.С.
Дата
согласования
Результат
согласования
Примечание
16.10.2014
Рекомендовано
к электронному
изданию
Протокол заседания
кафедры от 16.10.2014
№2
Протокол заседания
УМС от 11.11.2014
№3
Поливаев
А.Г.
11.11.2014
Согласовано
Гудилова
Л.Б.
20.11.2014
Согласовано
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Филиал в г. Ишиме
Кафедра физико-математических дисциплин и профессионально-технологического образования
Журавлева Н.С.
ЭЛЕКТРОДИНАМИКА
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа
для студентов направления подготовки:
050100.62 (44.03.05) Педагогическое образование;
профиля подготовки: Математика физика
очной формы обучения
Тюменский государственный университет
2014
Журавлева Н.С. Электродинамика. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для
студентов направления подготовки 050100.62 (44.03.05) Педагогическое образование профиля
подготовки Математика физика очной формы обучения, Тюмень, 2014, 33 стр.
Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВО с учетом
рекомендаций и ПрОП ВО по направлению и профилю подготовки.
Рабочая программа дисциплины (модуля) опубликована на сайте ТюмГУ: Электродинамика
[электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.utmn.ru, раздел «Образовательная
деятельность», свободный.
Рекомендовано
к
изданию
кафедрой
физико-математических
дисциплин
и
профессионально-технологического образования. Утверждено директором филиала ТюмГУ в
г. Ишиме.
ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: к.п.н., доцент Мамонтова Т.С.
Ф.И.О., ученая степень, звание заведующего кафедрой
© Тюменский государственный университет, филиал в г. Ишиме, 2014.
© Журавлева Н.С., 2014.
Ф.И.О. автора
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа включает следующие разделы:
1.
Пояснительная записка:
1.1.
Цели и задачи дисциплины (модуля)
Цели освоения дисциплины «Электродинамика» являются формирование у будущего
учителя физики научного мировоззрения и умения пользоваться теоретическими методами,
добиваясь при этом усвоения студентами общей структуры физической науки и конкретных
физических явлений, и в целом формирование готовности использовать знания о современной
картине мира в образовательной и профессиональной деятельности.
Задачи освоения дисциплин
- ознакомление с основными направлениями развития физической науки в области
электродинамики и магнетизма;
- овладение понятийным аппаратом (экспериментальными фактами, понятиями, законами,
теориями, методами физической науки).
- развитие мышления и формирование умений самостоятельно приобретать и применять
знания, наблюдать и объяснять физические явления в области электродинамики и магнетизма;
- формирование познавательного интереса к физике и технике, развитие творческих
способностей;
- раскрытие взаимосвязи физики и техники, показ ее применения в производстве и
человеческой деятельности, объяснение физических процессов, протекающих в природе;
- привитие умения самостоятельно пополнять свои знания, ориентироваться в научно–
информационном потоке.
1.2.Место дисциплины в структуре образовательной программы
Дисциплина «Электродинамика» относится к вариативной части обязательные
дисциплины. Для освоения дисциплины «Электродинамика» используются знания, умения, виды
деятельности и установки, сформированные в ходе изучения дисциплин «Геометрия»,
«Элементарная математика», «Механика». Знания, умения и личностные качества будущего
специалиста, формируемые в процессе изучения дисциплины «Электродинамика», будут
использоваться в дальнейшем при освоении дисциплин «История физики», «Оптика и ядерная
физика», «Электротехника и радиотехника», «Методика обучения и воспитания физике».
Таблица 1
Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими)
дисциплинами
№
п/п
Наименование
обеспечиваемых
(последующих)
дисциплин
1
Электротехника и
радиотехника
Оптика и ядерная
физика
История физики
2
3
4
Методика обучения и
воспитания физике
Темы дисциплины необходимые для изучения обеспечиваемых
(последующих) дисциплин
1.1
1.2
2.1
2.2
2.3
3.1
3.2
3.3
3.4
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
1.3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения данной
образовательной программы.
В результате освоения ОП выпускник должен обладать следующими компетенциями:
- способен использовать знания о современной естественнонаучной картине мира в
образовательной и профессиональной деятельности, применять методы математической
обработки информации, теоретического и экспериментального исследования (ОК-4).
1.4. Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине (модулю):
В результате изучение дисциплины студент должен:
Знать:
 сущности физических явлений: электролизации, протекание электрического тока и т.д.;
 определения основных понятий: электрического, магнитного и электромагнитного полей,
тока, его характеристик и т.д.;
 основные законы и теоремы: закон Ома, закон Джоуля Ленца, законы Фарадея, закон БиоСавара-Лапласа и т.д.;
 расчетные формулы характеристик полей и токов;
 единицы физических величин и их размерности в СИ: кулон, вольт, фарад, ампер, джоуль,
ватт и т.д.
Уметь:
 планировать и осуществлять учебный эксперимент по исследованию электрических
явлений;
 решать задачи с соответствующим анализом результатов и полученных выводов;
 оценивать результаты эксперимента, готовить отчетные материалы о его проведении;
 объяснять физическую сущность явлений и процессов в природе и технике связанных с
электрическими явлениями.
Владеть:
 методологией исследования в области электродинамики;
 системой знаний о фундаментальных физических законах и теориях, физической
сущности явлений и процессов в природе и технике;
 системой знаний по организации и постановке физического эксперимента, обладает
способностью теоретического анализа результатов наблюдений и экспериментов;
 знанием
принципиальных
схем
проведения
конкретных
экспериментов,
экспериментальных устройств и установок, компьютерной обработки результатов измерений.
2. Структура и трудоемкость дисциплины.
Семестр 5. Форма промежуточной аттестации зачет, экзамен. Общая трудоемкость
дисциплины составляет 7 зачетных единиц, 252 академических часов, из них 140 часов,
выделенных на контактную работу с преподавателем,
112
часов, выделенных на
самостоятельную работу.
Таблица 2
Вид учебной работы
Всего
Семестры
часов 1 2 3 4
5
6
7
8
9
10
140
Контактная работа:
140
104
Аудиторные занятия (всего)
104
В том числе:
Лекции
34
34
Практические занятия (ПЗ)
36
36
Семинары (С)
Лабораторные занятия (ЛЗ)
34
34
Иные виды работ:
112
Самостоятельная
работа
112
(всего):
Общая трудоемкость
зач.
7
7
ед.
252
252
час
Вид промежуточной аттестации
(зачет, экзамен)
З, Э
Зачет
экзамен
3. Тематический план
Итого
часов по
теме
Из них в
интерактивной
форме, в
часах
Итого
количество
баллов
2
Модуль 1
3
4
5
6
7
8
9
10
1.1.
Электростатическое
поле в вакууме
Электростатическое
поле при наличии
вещества
1-2
4
8
2
12
26
4
15
3-4
4
2
4
12
22
2
15
8
10
6
24
48
6
30
5
2
2
12
16
2
6
6-7
4
8
8
14
34
8
12
8-9
4
2
6
12
24
4
12
10
12
14
38
74
14
30
1011
12
4
4
4
12
24
6
12
4
4
4
12
24
4
10
1314
4
4
6
14
28
2
12
15
4
2
12
18
4
6
16
34
14
36
50
112
94
216(+36)
16
36
40
100
28
8
Всего
Самостоятельная
работа*
Лекции *
1
1.2.
Виды учебной работы и
самостоятельная работа,
в час.
Семинарские
(практические)
занятия*
Лабораторные
занятия*
Тема
недели семестра
Таблица 3
№
Модуль 2
2.1.
2.2.
2.3.
Энергия
электростатического
поля
Постоянный
электрический ток
Электрический ток
в средах
Всего
Модуль 3
3.1.
Магнитное поле
3.2.
Электромагнитная
индукция
Квазистационарные
токи
Электромагнитное
поле
3.3.
3.4.
Всего
Итого (часов,
баллов):
Курсовая работа *
Из них в интеракт.
форме
14
34
*- если предусмотрены учебным планом ОП.
4. Виды и формы оценочных средств в период текущего контроля
2
2
1
15
1
1
3
2
2
1
2
2
1
15
Всего
2
2
6
4
4
2
4
4
2
30
другие формы
1
ое поле в вакууме
1.2. Электростатическ
ое поле при наличии
вещества
электронные
практикумы
2
комплексные
ситуационные
задания
2
программы
компьютерного
тестирования
3
Решение задач
1
реферат
1
тест
1.1. Электростатическ
коллоквиумы
контрольная
работа
Информации
онные
системы и
технологии
лабораторная
работа
Технические
формы
контроля
ответ на семинаре
Письменные работы
собеседование
Устный опрос
Итого количество баллов
Таблица 4
№ Темы
Модуль 1
Модуль 2
2.1. Энергия
электростатического
поля
2.2. Постоянный
электрический ток
2.3. Электрический ток
в средах
1
1
1
1
1
2
3
2
1
2
1
2
2
1
2
2
Всего
2
6
4
5
4
3
4
3
1
2
6
1
1
12
12
1
30
Модуль 3
3.1. Магнитное поле
3.2. Электромагнитная
индукция
3.3. Квазистационарные
токи
3.4. Электромагнитное
поле
2
2
2
2
2
1
2
1
1
1
2
2
1
1
2
2
2
1
1
2
1
2
1
1
2
Всего
Итого
8
18
7
17
4
9
8
16
5
17
4
13
12
10
1
12
6
3
10
1
4
40
100
3. Содержание дисциплины.
Электростатическое поле в вакууме
Электризация. Электрический заряд. Закон сохранения электрического заряда. Закон
Кулона. Электрическое поле заряда. Экспериментальное определение заряда электрона.
Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции. Напряженность поля точечного
заряда, электрического диполя, системы зарядов. Поток вектора напряженности. Теорема Гаусса в
электростатике и ее применение.
Работа сил электрического поля. Потенциал. Связь потенциала и напряженности поля.
Потенциал поля точечного заряда, диполя, системы зарядов. Диполь во внешнем однородном и
неоднородном поле.
Электростатическое поле при наличии вещества
Распределение зарядов в проводнике. Эквипотенциальность проводника. Напряженность
поля у поверхности проводника и ее связь с поверхностной плотностью зарядов. Проводники во
внешнем электрическом поле.
Электроемкость уединенного проводника. Конденсатор. Виды конденсаторов. Соединение
конденсаторов.
Свободные и связанные заряды. Поляризация диэлектриков. Вектор поляризации. Вектор
электрического смещения. Диэлектрическая проницаемость и восприимчивость. Теорема Гаусса
для поля в диэлектрике. Понятие о сегнетоэлектриках, пьезоэлектриках, электретах.
Энергия электростатического поля
Энергия системы неподвижных точечных зарядов, заряженного проводника, заряженного
конденсатора. Энергия и плотность энергии электростатического поля.
Постоянный электрический ток
Электрический ток. Сила и плотность тока. Закон Ома для участка цепи.
Дифференциальная форма закона Ома. Соединение проводников. Электродвижущая сила. Закон
Ома для участка цепи, содержащего ЭДС и для замкнутой цепи.
Работа и мощность в цепи постоянного тока. Закон Джоуля–Ленца. Дифференциальная
форма закона Джоуля–Ленца. Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа.
Электрический ток в средах
Электропроводность металлов. Природа тока в металлах. Опыты Мандельштама и
Папалекси, Толмена и Стюарта. Классическая теория электропроводности металлов.
Зависимость сопротивления металлов от температуры. Понятие о сверхпроводимости.
Природа тока в электролитах. Закон Ома для электролитов. Электролиз. Законы Фарадея.
Природа тока в газах. Самостоятельный и несамостоятельный разряды. Виды разряда
(тлеющий, дуговой, искровой, коронный). Природа тока в вакууме. Термоэлектронная эмиссия.
Электроннолучевая трубка.
Магнитное поле
Взаимодействие магнита и проводника с током. Сила Ампера. Индукция магнитного поля.
Относительность электрического и магнитного полей. Заряженная частица в магнитном поле.
Сила Лоренца. Магнитный поток. Взаимодействие проводников с током. Закон Био–Саваро–
Лапласа. Магнитное поле прямого, кругового и соленоидального токов. Закон полного тока. Виток
с током в магнитном поле. Магнитный момент витка с током.
Магнитное поле в магнетиках. Напряженность магнитного поля. Магнитная проницаемость
и восприимчивость. Закон полного тока в магнетиках. Диа–, пара– и ферромагнетики.
Движение зарядов в электрическом и магнитном полях. Определение удельного заряда
электрона. Эффект Холла.
Электромагнитная индукция
Опыты Фарадея. Закон индукции Фарадея и правило Ленца. Самоиндукция и
взаимоиндукция. Индуктивность. Вихревые токи. Работа силы Ампера. Энергия и плотность
энергии магнитного поля.
Квазистационарные токи
Переменный квазистационарный ток. Закон Ома для цепей квазистационарного тока.
Резонанс в последовательных и параллельных цепях.
Работа и мощность переменного тока. Трансформатор.
Электрический колебательный контур. Собственные колебания. Формула Томсона.
Свободные и вынужденные колебания. Добротность. Электрические автоколебания.
Электромагнитное поле
Вихревое электрическое поле. Ток смещения. Уравнения Максвелла. Волновое уравнение
для электромагнитного поля. Плоские электромагнитные волны в вакууме. Опыты Герца.
Плотность электромагнитного поля. Поток энергии. Вектор Пойнтинга. Применение
электромагнитных волн в радиосвязи и радиолокации. Шкала электромагнитных волн.
6. Планы семинарских занятий.
Закон Кулона. Напряженность электрического поля
Цель: 1. Повторение теоретического материала темы занятий.
2. Практическое применение теоретического материала при решении задач.
Рассматриваемые вопросы:
1. Электрический заряд, его характеристики.
2. Закон Кулона.
3. Электрическое поле.
4. Напряженность электрического поля.
I. Подготовка к занятию
1. Повторить теоретический материал:
1. Дать определение: закона сохранения электрического заряда, закона Кулона,
диэлектрической проницаемости среды, электрического поля, напряженности электрического
поля, принципа суперпозиции эл. полей, линии напряженности.
2. Записать формулы: закона сохранения электрического заряда, закона Кулона,
напряженности электрического поля, напряженности поля точечного заряда, напряженность поля
электрического диполя, принципа суперпозиции электрических полей.
2. Законспектировать решение задачи
Шарик массой М, несущий заряд q, свободно падает в однородном электрическом поле
напряженностью Е. Линии напряженности направлены параллельно поверхности земли. Каково
движение шарика? Написать уравнение траектории (ось Х по вектору Е). Начальную скорость
шарика принять равной нулю.
Дано
М
q
Е
Решение
х
Е
У(х)
У
F
Mg
Мах = qЕ, Мау = Mg - движение по обеим осям ускоренное,
уравнения, получим У 
gx
ax
- уравнение прямой, где a 
ах t 2
,
Х 
2
2
У
gt
. Решая данные
2
qE
M
II. Работа в аудитории
1. Вопросы, выносимые на обсуждение:
а) Будут ли взаимодействовать электрические заряды в состоянии невесомости?
б) Два заряда взаимодействуют в воздухе с определенной силой. Как изменится сила
взаимодействия зарядов, если их поместить, например, в керосин?
в) Если напряженность в данной точке поля равна нулю, то должен ли в ней равняться
нулю и потенциал? Приведите пример.
д) Могут ли силовые линии пересекаться?
2. Практический блок.
1. Решение задач в аудитории
2. Решение задач домашнего задания
Теорема Гаусса
Цель: 1. Повторение теоретического материала темы занятий.
2. Практическое применение теоретического материала при решении задач.
3. Контроль за самостоятельным изучением теоретического материала.
Рассматриваемые вопросы
1. Поток напряженности.
2. Теорема Гаусса.
I. Подготовка к занятию
1. Повторить теоретический материал:
1. Дать определение: напряженности электрического поля, линии напряженности, потока
напряженности, элементарного потока вектора напряженности, теорема Гаусса
2. Записать формулы: напряженности электрического поля, элементарного потока вектора
напряженности, теоремы Гаусса, напряженности заряженной плоскости, напряженности двух
заряженных плоскостей
2. Законспектировать материал, выносимый на самостоятельное изучение: «Применение
теоремы Гаусса для равномерно заряженной плоскости, двух параллельных заряженных
плоскостей»
II. Работа в аудитории
1. Вопросы, выносимые на обсуждение:
а) Между двумя плоскостями, заряженными равномерно с одинаковой поверхностной
плотностью, подвешен на тонкой нити заряженный шарик. Шарик выведен из положения
равновесия. Как изменится период колебания шарика, если плоскости разрядить?
б) Изобразить графически, как изменяется напряженность поля двух бесконечных
параллельных плоскостей, заряженных одноименно, но с различными поверхностными
плотностями зарядов.
2. Практический блок.
1. Отчет по самостоятельному изучению материала.
2. Решение задач в аудитории
3. Решение задач домашнего задания.
Потенциал электрического поля
Цель: 1. Повторение теоретического материала темы занятий.
2. Практическое применение теоретического материала при решении задач.
3. Контроль за самостоятельным изучением теоретического материала.
Рассматриваемые вопросы
1. Работа сил поля при перемещении заряда.
2. Электрический потенциал.
3. Потенциал поля системы зарядов.
4. Эквипотенциальные поверхности.
5. Связь между напряженностью и потенциалом электрического поля.
I. Подготовка к занятию
1. Повторить теоретический материал:
1. Дать определение: однородного электрического поля, неоднородного электрического
поля, циркуляции вектора напряженности, потенциала электрического поля, эквипотенциальной
поверхности
2. Записать формулы: напряженности электрического поля, работы поля по перемещению
заряда, потенциала, потенциала поля точечного заряда, потенциала поля системы зарядов, связь
между потенциалом и напряженностью однородного поля, связь между потенциалом и
напряженностью произвольного поля
2. Законспектировать материал, выносимый на самостоятельное изучение: «Связь между
напряженностью и потенциалом электрического поля»
3. Законспектировать решение задачи
Металлический шар радиусом r укреплен на изолирующей подставке и имеет положительный
электрический заряд q. Определить потенциал этого шара, если он окружен заземленной
сферической оболочкой радиусом R.
Дано
r
q
Решение
R
-?
Потенциал шара равен сумме потенциалов электрических полей зарядов на поверхности
шара и на оболочке. Так как оболочка заземлена, напряженность вне ее равна нулю. Это значит, на
внешней части оболочки появляется заряд равный по модулю заряду шара, но противоположный
по знаку.
q
потенциал поля поверхности шара
1 
4 0 r
2  
=
q
потенциал поля сферической оболочки
4 0 R
q

q
суммарный потенциал поля шара
4 0 r 4 0 R
II. Работа в аудитории
1. Вопросы, выносимые на обсуждение:
а) Двум металлическим шарам различных радиусов сообщили одинаковый заряд, после
чего соединили проволочкой. Что произойдет?
б) Изобразить графически, как изменяется напряженность поля двух бесконечных
параллельных плоскостей, заряженных одноименно, но с различными поверхностными
плотностями зарядов.
2. Практический блок.
1. Отчет по самостоятельному изучению материала
2. Решение задач в аудитории
3. Решение задач домашнего задания
Электроемкость. Конденсаторы
Цель: 1. Повторение теоретического материала темы занятий.
2. Практическое применение теоретического материала при решении задач.
3. Контроль за самостоятельным изучением теоретического материала.
Рассматриваемые вопросы
1. Электрическая емкость проводника.
2. Электрическая емкость конденсаторов.
3. Батарей конденсаторов.
I. Подготовка к занятию
1. Повторить теоретический материал:
1. Дать определение: емкость проводника, фарада, конденсатора, емкости конденсатора
2. Записать формулы: емкости проводника, емкости конденсатора, емкости плоского
конденсатора, емкости сферического конденсатора, емкости цилиндрического конденсатора,
емкости батареи последовательно соединенных конденсаторов, емкости батареи параллельно
соединенных конденсаторов
2.
Законспектировать
материал,
выносимый
на
самостоятельное
изучение:
«Последовательное и параллельное соединение конденсаторов»
3. Законспектировать решение задачи.
Определить силу притяжения между пластинами плоского воздушного конденсатора,
площадь каждой из которых S, а напряженность электрического поля между ними Е?
Дано:
S
Е1 
Е
иной конденсатора
q
2 0 S
Решение:
- напряженность поля созданного пласт
2
F=qE1= q - сила притяжения пластин
F-?
Е=
2 0 S
q
- напряженность электрического поля конденсатора
 0S
q = E0S
F=  0 S E
2
2
II. Работа в аудитории
1. Вопросы, выносимые на обсуждение:
а) Обладает ли электроемкостью незаряженный проводник?
б) При уменьшении расстояния между пластинами плоского конденсатора его емкость
увеличивается, а при уменьшении радиуса проводящего шара его емкость уменьшается. Как
связать эти факты?
в) Как изменится емкость плоского конденсатора, если между его обкладками поместить
диэлектрик?
г) Пластины плоского заряженного конденсатора попеременно заземляют. Будет ли при
этом конденсатор разряжаться?
2. Практический блок.
1. Отчет по самостоятельному изучению материала
2. Решение задач в аудитории
3. Решение задач домашнего задания
Энергия электрического поля
Цель: 1. Повторение теоретического материала темы занятий.
2. Практическое применение теоретического материала при решении задач.
Рассматриваемые вопросы
1. Энергия системы зарядов.
2. Энергия заряженного проводника.
1. Энергия заряженного конденсатора.
2. Энергия поля конденсатора.
I. Подготовка к занятию
1. Повторить теоретический материал:
1. Дать определение: системы зарядов, проводника, конденсатора, плотности энергии поля
2. Записать формулы: энергии системы зарядов, энергии заряженного проводника, энергии
заряженного конденсатора, энергии поля через его силовую характеристику, плотности энергии
электрического поля
2. Законспектировать решение задачи.
Заряженный конденсатор емкостью С и зарядом q подключили параллельно к другому
незаряженному конденсатору такой же емкости. Сравните энергию электрического поля системы
конденсаторов до и после подключения. Объясните полученный результат.
Дано
С
q
W1
?
W2
Решение
Начальная энергия системы конденсаторов
W1
q

2
2C
q
0 
2
2C
После соединения конденсаторов произошло распределение заряда
q1 = q2 = q/2
После соединения энергия системы будет равна
W2
q

2
1
2C
q

2
2
2C
q

2
4C
W1
2
W2
II. Работа в аудитории
1. Вопросы, выносимые на обсуждение:
а) Плоский конденсатор зарядили, а затем погрузили в диэлектрик. Как изменится энергия
поля конденсатора?
б) Диэлектрическая проницаемость вещества изменяется с температурой. Поэтому при
нагреве или охлаждении конденсатора с диэлектриком, его энергия изменяется. Куда «исчезает»
или откуда «берется» избыток энергии?
2. Практический блок.
1. Решение задач в аудитории
2. Решение задач домашнего задания
Постоянный электрический ток
Цель: 1. Повторение теоретического материала темы занятий.
2. Практическое применение теоретического материала при решении задач.
Рассматриваемые вопросы
1. Электрический ток и его характеристики.
2. Закон Ома для участка цепи.
3. Сопротивление проводников.
4. Электродвижущая сила.
5. Закон Ома для полной замкнутой цепи.
I. Подготовка к занятию
1. Повторить теоретический материал:
1. Дать определение: электрического тока, силы тока, напряжения, сопротивления, закона
Ома для участка цепи, ЭДС, закона Ома для полной замкнутой цепи, единицы сопротивления.
2. Записать формулы: силы тока, напряжения, ЭДС, сопротивления, закона Ома для
участка цепи (в двух видах), закона Ома для полной замкнутой цепи (в двух видах)
2. Ответить письменно на вопрос:
Исходя из закона Ома для участка цепи, изобразите примерные вольтамперные
характеристики для двух проводников. Исходя только из полученных графиков зависимостей, как
определить, какой проводник имеет большее сопротивление? Является ли полученный Вами
вывод общим?
II. Работа в аудитории
1. Вопросы, выносимые на обсуждение:
а) Могут ли существовать токи в проводнике, если в нем отсутствует разность потенциалов
между двумя его сечениями?
б) Могут ли существовать токи, текущие от более низкого потенциала к более высокому?
в) Может ли течь ток в проводнике между точками А и В, если потенциал этих точек
одинаков?
г) Можно ли утверждать, что источник электрического тока является источником
электрических зарядов в цепи? Почему?
2. Практический блок.
1. Решение задач в аудитории
2. Решение задач домашнего задания
Работа, мощность и тепловое действие постоянного тока
Цель: 1. Повторение теоретического материала темы занятий.
2. Практическое применение теоретического материала при решении задач.
Рассматриваемые вопросы
1. Работа и мощность в цепи постоянного тока.
2. Закон Джоуля-Ленца.
I. Подготовка к занятию
1. Повторить теоретический материал:
1. Дать определение: мощности, полной мощности, полезной мощности, кпд, закона
Джоуля-Ленца, удельной тепловой мощности
2. Записать формулы: работы постоянного тока, мощности, полной мощности, полезной
мощности, кпд, закона Джоуля-Ленца (в двух видах)
II. Работа в аудитории
1. Вопросы, выносимые на обсуждение:
а) Две проволоки – медная и железная – одинаковой длины и одинакового сечения
включили в сеть параллельно. В какой из них будет выделяться большее количество тепла?
б) Выгодно ли добиваться такого использования источника тока, при котором его кпд будет
близким к единице?
в) Два электронагревателя с различными мощностями включены последовательно в сеть. В
каком из них выделится больше тепла?
г) При ремонте электроплитки, ее спираль была уменьшена на ¼ часть. Как и во сколько
раз изменилась потребляемая из сети мощность?
2. Практический блок.
1. Решение задач в аудитории
2. Решение задач домашнего задания
Разветвленные цепи, правила Кирхгофа
Цель: 1. Повторение теоретического материала темы занятий.
2. Практическое применение теоретического материала при решении задач.
3. Контроль за самостоятельным изучением теоретического материала.
Рассматриваемые вопросы
1. Понятие - разветвленные цепи.
2. Правила Кирхгофа.
3. Применение правил Кирхгофа для расчета разветвленных цепей.
I. Подготовка к занятию
1. Повторить теоретический материал:
1. Дать определение: узла эл. цепи, разветвленной цепи, закона сохранения электрического
заряда, 1 правила Кирхгофа, 2 правила Кирхгофа.
2. Записать формулы: 1 правила Кирхгофа, 2 правила Кирхгофа
3. Указать правила определения знаков величин в правилах Кирхгофа.
2. Законспектировать материал, выносимый на самостоятельное изучение: «Применение
правил Кирхгофа для расчета мостовой схемы, по определению сопротивления, и
компенсационной, по определению ЭДС»
II. Работа в аудитории
1. Вопросы, выносимые на обсуждение:
а) Всегда ли выполняется первое правило Кирхгофа? Почему?
б) Накладываются ли какие-либо ограничения на второе правило Кирхгофа?
2. Практический блок.
1. Отчет по самостоятельному изучению материала
2. Решение задач в аудитории
3. Решение задач домашнего задания
Ток в электролитах
Цель: 1. Повторение теоретического материала темы занятий.
2. Практическое применение теоретического материала при решении задач.
3. Контроль за самостоятельным изучением теоретического материала.
Рассматриваемые вопросы
1. Электрический ток в электролитах.
2. Закон Ома для тока в электролитах.
3. Законы Фарадея.
4. Использование электролиза в жизни человека.
I. Подготовка к занятию
1. Повторить теоретический материал:
1. Дать определение: электролита, электролитической диссоциации, электролиза,
электрохимического эквивалента, степени диссоциации, химического эквивалента, числа Фарадея.
2. Записать формулы: 1 закона Фарадея, 2 закона Фарадея, обобщенного закона Фарадея,
закона Ома для электролитов
2. Законспектировать материал, выносимый на самостоятельное изучение: «Применение
электролиза в практической жизни человека».
II. Работа в аудитории
1. Вопросы, выносимые на обсуждение:
а) Известно, что если в стакан с питьевой водой опустить два электрода и к ним подвести
достаточное напряжение, то вода закипит. Объясните это явление.
б) Можно ли на основании законов Фарадея сделать заключение, что для
электролитического выделения одинаковых масс данного вещества требуется затратить
одинаковое количество энергии тока?
2. Практический блок.
1. Отчет по самостоятельному изучению материала
2. Решение задач в аудитории
3. Решение задач домашнего задания
Магнитное поле
Цель: 1. Повторение теоретического материала темы занятий.
2. Практическое применение теоретического материала при решении задач.
3. Контроль за самостоятельным изучением теоретического материала.
Рассматриваемые вопросы
1. Магнитное поле электрического тока.
2. Индукция и напряженность магнитного поля.
3. Закон Био-Савара-Лапласа.
4. Силы, действующие на токи и заряды в магнитном поле.
5. Циркуляция вектора напряженности магнитного поля.
I. Подготовка к занятию
1. Повторить теоретический материал:
1. Дать определение: магнитного поля, магнитной индукции, напряженности магнитного
поля, закона Био-Савара-Лапласа, силы Ампера, единицы силы тока, силы Лоренца, соленойда,
закон полного тока.
2. Записать формулы: принципа суперпозиции магнитных полей, связь В и Н, закона БиоСавара-Лапласа, силы Ампера, силы взаимодействия двух проводников, обобщенной силы
Лоренца, индукции поля прямого проводника с током, индукции поля кругового тока, индукции
поля соленоидального тока, закона полного тока
2. Законспектировать материал, выносимый на самостоятельное изучение: «Определение
удельного заряда электрона».
II. Работа в аудитории
1. Вопросы, выносимые на обсуждение:
а) Вдоль длинного прямолинейного магнита расположен гибкий свободный проводник.
Какое положение он займет, если по нему пропустить ток?
б) Если заряженная частица, пролетая некоторую область пространства, не откланяется от
первоначального направления движения, можно ли утверждать, что магнитное поле в этой
области пространства отсутствует?
2. Практический блок.
1. Отчет по самостоятельному изучению материала
2. Решение задач в аудитории
3. Решение задач домашнего задания
Электромагнитная индукция
Цель: 1. Повторение теоретического материала темы занятий.
2. Практическое применение теоретического материала при решении задач.
3. Контроль за самостоятельным изучением теоретического материала.
Рассматриваемые вопросы
1. Опыты Фарадея.
2. Законы Фарадея и правила Ленца.
3. Само и взаимоиндукция.
4. Вихревые токи.
5. Экстратоки.
6. Энергия магнитного поля.
I. Подготовка к занятию
1. Повторить теоретический материал:
1. Дать определение: электромагнитной индукции, индукционного тока, правила Ленца,
самоиндукции, индуктивности (2 определения), взаимоиндукции, вихревого тока.
2. Записать формулы: магнитного потока, эдс индукции, эдс самоиндукции, теоремы
взаимности, эдс взаимоиндукции, энергии магнитного поля, плотности энергии магнитного поля
2. Законспектировать материал, выносимый на самостоятельное изучение: «Вихревые токи».
3. Выполнить письменно задание:
Покажите, что правило Ленца соответствует закону сохранения энергии для процесса
электромагнитной индукции.
II. Работа в аудитории
1. Вопросы, выносимые на обсуждение:
а) Как будет вращаться магнитная стрелка, если над ней вращать медный диск?
б) Как обеспечивается малая индуктивность реостата?
2. Практический блок.
1. Отчет по самостоятельному изучению материала
2. Решение задач в аудитории
3. Решение задач домашнего задания
Электромагнитные колебания
Цель: 1. Повторение теоретического материала темы занятий.
2. Практическое применение теоретического материала при решении задач.
3. Контроль за самостоятельным изучением теоретического материала.
Рассматриваемые вопросы
1. Электрический колебательный контур.
2. Свободные электрические колебания.
3. Вынужденные электрические колебания.
4. Электрические автоколебания.
I. Подготовка к занятию
1. Повторить теоретический материал:
1. Дать определение: колебательного контура, идеального колебательного контура,
свободные незатухающих колебаний, реального колебательного контура, свободные затухающих
колебаний, добротности контура, вынужденных колебаний, автоколебаний
2. Записать формулы: энергии электрического поля конденсатора, энергии магнитного поля
конденсатора, периода колебаний в идеальном контуре, добротности, периода колебаний в
реальном контуре.
2. Законспектировать материал, выносимый на самостоятельное изучение: «Электрические
автоколебания».
II. Работа в аудитории
1. Вопросы, выносимые на обсуждение:
а) Каков энергетический смысл понятия добротности?
2. Практический блок.
1. Отчет по самостоятельному изучению материала
2. Решение задач в аудитории
3. Решение задач домашнего задания
Квазистационарные токи
Цель: 1. Повторение теоретического материала темы занятий.
2. Практическое применение теоретического материала при решении задач.
Рассматриваемые вопросы
1. Получение переменной эдс.
2. Закон Ома для цепей переменного тока.
3. Резонанс в цепях переменного тока.
4. Мощность переменного тока.
I. Подготовка к занятию
1. Повторить теоретический материал:
1. Дать определение: переменного тока, квазистационарного тока, амплитудного значения
силы тока, амплитудного значения напряжения, действующего значения силы тока, действующего
значения напряжения, индуктивного сопротивления, емкостного сопротивления, реактивного
сопротивления, полного сопротивления, резонанса, резонанса силы тока, резонанса напряжения,
резонансной частоты, мгновенной мощности переменного тока, коэффициента мощности.
2. Записать формулы: связь между амплитудными значениями тока и напряжения и их
действующими значениями, закон Ома для цепи, содержащей активное и индуктивное
сопротивления, индуктивного сопротивления, закона Ома для цепи, содержащей активное и
емкостное сопротивление, закон Ома для цепи, содержащей активное, индуктивное и емкостное
сопротивление, резонансной частоты, средней мощности переменного тока, коэффициента
мощности
2. Выполнить письменно задание:
Начертить векторные диаграммы напряжения для случая L>C и L<C
~
II. Работа в аудитории
1. Вопросы, выносимые на обсуждение:
а) Можно ли одновременно в одной и той же цепи передавать постоянный и переменный
ток?
б) Как физический использовать тот факт, что при возрастании частоты подаваемого
напряжения индуктивное сопротивление растет, а емкостное уменьшается?
2. Практический блок.
1. Решение задач в аудитории
2. Решение задач домашнего задания
Электромагнитные волны
Цель: 1. Повторение теоретического материала темы занятий.
2. Практическое применение теоретического материала при решении задач.
3. Контроль за самостоятельным изучением теоретического материала.
Рассматриваемые вопросы
1. Излучение электромагнитных волн.
2. Опыты Герца.
3. Объемная плотность энергии электромагнитного поля. Вектор Умова-Пойнтинга.
4. Принцип радиосвязи и радиолокации.
I. Подготовка к занятию
1. Повторить теоретический материал:
1. Дать определение: электромагнитной волны, поперечной волны, скорости волны, вектора
Умова-Пойнтинга, модуляции, демодуляции
2. Записать формулы: скорости электромагнитной волны, зависимости скорости
электромагнитной волны от среды, в которой она распространяется, плотности энергии
электромагнитного поля, вектора Умова-Пойнтинга
2. Законспектировать материал, выносимый на самостоятельное изучение: «Радиосвязь и
радиолокация».
II. Работа в аудитории
1. Вопросы, выносимые на обсуждение:
а) Какую роль в приеме электромагнитных волн играет колебательный контур?
2. Практический блок.
1. Отчет по самостоятельному изучению материала
2. Решение задач в аудитории
7. Темы лабораторных работ (Лабораторный практикум).
1. Изучение электрических свойств сегнетоэлектриков
2. Изучение приборов электромагнитной системы
3. Определение сопротивления проводника
4. Определение удельного сопротивления резистивного провода
5. Изучение зависимости мощности источника тока и его КПД от величины нагрузки
6. Измерение электродвижущей силы методом компенсации
7. Определение заряда электрона
8. Изучение зависимости сопротивления металлов от температуры
9. Изучение закона Ома для цепи переменного тока
10. Измерение мощности, выделяемой в цепях переменного тока, и сдвига фаз между током
и напряжением
11. Снятие петли гистерезиса с помощью осциллографа
12. Решение экспериментальных задач по разделу «Электричество и магнетизм»
13. Исследование затухающих колебаний в контуре
14. Изучение последовательной цепи переменного тока
15. Определение удельного заряда электрона
16. Исследование зависимости п/проводников от температуры
17. Изучение эффекта Холла.
8. Примерная тематика курсовых работ (если они предусмотрены учебным планом ОП).
Курсовые работы не предусмотрены
9. Учебно-методическое обеспечение и планирование самостоятельной работы студентов.
Таблица5
№
Модули и темы
Виды СРС
обязательные
1
2
Модуль 1
3
Неделя Объем
семестра
часов
дополнительные
4
5
6
Кол-во
баллов
7
1.1 Электростатическое
поле в вакууме
Изучение теоретического
материала по конспектам
лекций. Подготовка к
практическим и
лабораторным занятиям
Написание реферата
Изучение теоретического
материала:
Решение задач
1-2
12
10
Решение задач
3-4
12
10
24
20
Применение т. Гаусса для
расчета полей.
Связь между потенциалом
и напряженностью
1.2 Электрическое поле
при наличии
вещества
Изучение теоретического
материала по конспектам
лекций. Подготовка к
практическим и
лабораторным занятиям
Написание реферата
Изучение теоретического
материала:
Батареи
конденсаторов.
Понятие о
сегнетоэлектриках,
пьезоэлектриках и
электретов
Всего
Модуль 2
2.1. Энергия
электростатического
поля
Изучение теоретического
материала по конспектам
лекций. Подготовка к
практическим занятиям
Написание реферата
Изучение теоретического
материала:
Решение задач
5
12
3
Решение задач
6-7
14
9
Решение задач
8-9
12
9
38
21
Плотность энергии
электростатического поля
2.2. Постоянный
электрический ток
Изучение теоретического
материала по конспектам
лекций. Подготовка к
практическим и
лабораторным занятиям
Написание реферата
Изучение теоретического
материала:
Применение правил
Кирхгофа для расчета цепей
2.3. Электрический ток
в средах
Всего
Модуль 3
Изучение теоретического
материала по конспектам
лекций. Подготовка к
практическим и
лабораторным занятиям
Написание реферата
Изучение теоретического
материала:
Понятие о
сверхпроводимости
Использование
электролиза
Электроннолучевая
трубка
3.1. Магнитное поле
3.2. Электромагнитная
индукция
3.3. Квазистационарные
токи
3.4. Электромагнитное
поле
Изучение теоретического
материала по конспектам
лекций. Подготовка к
практическим и
лабораторным занятиям
Написание реферата
Изучение теоретического
материала:
Виток с током в
магнитном поле
Диа- пара- магнетики
Эффект Холла
Изучение теоретического
материала по конспектам
лекций. Подготовка к
практическим и
лабораторным занятиям
Написание реферата
Изучение теоретического
материала:
Вихревые токи
Изучение теоретического
материала по конспектам
лекций. Подготовка к
практическим и
лабораторным занятиям
Написание реферата
Изучение теоретического
материала:
Автоколебания
Трансформатор
Изучение теоретического
материала по конспектам
лекций. Подготовка к
практическим занятиям
Написание реферата
Изучение теоретического
материала:
Радиосвязь и
радиолокация
Шкала ЭМ волн
Решение задач
10-11
12
8
Решение задач
12
12
6
Решение задач
13-14
14
8
Решение задач
15
12
3
50
112
25
66
Всего
Итого
10.Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации по итогам освоения
дисциплины (модуля).
10.1 Перечень компетенций с указанием этапов их формирования в процессе освоения
образовательной программы (выдержка из матрицы компетенций):
Циклы, дисциплины (модули) учебного
плана ОП
Индекс компетенции
Общекультурные
Код
компетенции
компетенции
ОК-4
Виды аттестации
ФОС
УФ-1
УФ-2
Текущая (по
дисциплине)
ПФ-4
ПФ-5
Б3
7 семестр
Электродинамика
Б3.В.ОД.21
+
+
+
+
+
Промежуточная (по
дисциплине)
ПФ-6
ПФ-10
ИС-4
ПФ- 13 ПФ-12
УФ-13 УФ-12
+
+
+
Код
компетенции
10.2 Описание показателей и критериев оценивания компетенций на различных этапах их
формирования, описание шкал оценивания:
Таблица 6.
Карта критериев оценивания компетенций
Критерии в соответствии с уровнем освоения ОП
пороговый
(удовл.)
61-75 баллов
Знает:
- основные
понятия и законы
электродинамики
как основу
научного
мировоззрения;
электродинамичес
кие объяснение
ряда природных
явлений.
ОК-4
Умеет:
базовый (хор.)
76-90 баллов
повышенный
(отл.)
91-100 баллов
Знает:
Знает:
- основные
электродинамич
еские понятия,
законы, основы
электродинамик
и, лежащие в
основе
современной
картины мира,
- элементы
научного
познания
электродинамич
еских явлений
- основные
электродинамические
понятия, законы,
теории и методы
исследований, лежащие
в основе современной
физической науки;
- элементы научного
познания
электродинамических
явлений.
Умеет:
Умеет:
- применять
законы
электродинамики
к решению
простейших задач;
- пользоваться
простейшими
электроизмерител
ьными
приборами;
- устанавливать
связь
электродинамичес
ких законов с
философскими
воззрениями на
природные
явления.
- применять
электродинамич
еские
закономерности
к решению
практических
задач;
- пользоваться
основными
электроизмерите
льными
приборами
и
устройствами;
- устанавливать
связь
электродинамик
и с естественнофилософскими
науками.
- применять
электродинамическую
теорию к решению
практических задач;
- пользоваться
электродинамическими
устройствами при
наблюдении и
измерениях;
- пользоваться
электродинамической
теорией при
объяснении научного
мировоззрения.
Владеет:
Владеет:
Владеет:
- навыками
простейшего
физического
наблюдения и
его обработки.
- навыками
физического
наблюдения и
исследования, их
обработки и
прогнозирования.
- навыками
простейшего
физического
наблюдения
Виды занятий
(лекции,
семинар
ские,
практические,
лабораторные)
Оценочные
средства
(тесты,
творческие
работы,
проекты и др.)
Лекции
Практические
занятия
Лабораторные
работы
Тест
Собеседование
Реферат
Контрольная
работа
Защита
лаб/работы
Решение задач
Знает:
- основные
Знает:
Знает:
- основные
электродинамич
еские понятия,
законы, теории;
- место
электродинамик
и в системе
естественных,
технических
наук;
- элементы
научного
познания
природных
явлений
- основные
электродинамические
понятия, законы,
теории и методы
исследований;
- место
электродинамики в
системе естественных,
технических наук и ее
основные отрасли
применения;
- элементы научного
познания природных
явлений и технических
процессов.
Умеет:
Умеет:
Умеет:
- применять
электродинамичес
кие законы к
решению
простейших
физических задач;
- пользоваться
простейшими
измерительными
приборами;
- устанавливать
связь
электродинамики
с математикой;
- объяснять
природные
явления с точки
зрения
электродинамики.
- умеет
применять МПС
электродинамик
и с
естественными
науками при
решении
физических
задач;
- выбирать и
пользоваться
измерительными
приборами при
проведении МП
экспериментов;
- объяснять
природные
явление на
основе связи
электродинамик
и и
естественных
наук
- умеет применять
МПС электродинамики
с естественными и
математическими
дисциплинами при
решении
производственных и
технических задач;
- выбирать и
пользоваться
оборудованием при
проведении МП
экспериментов;
- объяснять природные
явление и технические
процессы на основе
связи
ки
с
естественными
и
математическими
дисциплинами
Владеет:
Владеет:
Владеет:
- навыками
простейшего
физического
эксперимента с
элементами
МПС и его
обработки.
- навыками
физического
эксперимента и
исследований с
элементами МПС
физики и других
естественных наук , их
математической
обработки и
прогнозирования.
ОК-4
электродинамичес
кие понятия,
законы.
- место
электродинамики
в системе
естественных наук
- элементы
научного познания
- навыками работы
с простейшим
оборудованием
при проведении
опытов и
наблюдений
Лекции
Практические
занятия
Лабораторные
работы
Тест
Собеседование
Реферат
Контрольная
работа
Защита
лаб/работы
Решение задач
Выполнение
заданий
10.3 Типовые контрольные задания или иные материалы, необходимые для оценки знаний,
умений, навыков и (или) опыта деятельности, характеризующей этапы формирования
компетенций в процессе освоения образовательной программы.
Вариант входного контроля (ПФ-4)
Тест
1. Как изменится сила взаимодействия двух точечных электрических зарядов, если расстояние
между зарядами уменьшить в три раза?
1) увеличится в 3 раза
2) увеличится в 9 раз
3) уменьшится в 3 раза
4) уменьшится в 9 раз
2. Какова разность потенциалов между точками поля, если при перемещении заряда 12 мкКл из
одной точки в другую поле совершает работу 0,36 мДж?
1) 0,3 В
2) 3 В
3) 30 В
4) 300 В
3. Сопротивление проводника уменьшится, если:
1) его длина увеличится в 2 раза, а площадь сечения уменьшится в 2 раза
2) его длина увеличится в 2 раза, а площадь сечения уменьшится в 4 раза
3) его длина увеличится в 4 раза, а площадь сечения увеличится в 2 раза
4) его длина уменьшится в 4 раза, а площадь сечения уменьшится в 2 раза
4. Чему равно время прохождения тока силой 5 А по проводнику, если напряжение на его концах
120 В в проводнике выделяется 540 кДж тепла?
1) 0,9 с
2) 187,5 с
3) 900 с
4) 22 500 с
5. В каких средах при прохождении электрического тока не происходит переноса вещества?
1) металлах и полупроводниках
2) растворах электролитов и газах
3) полупроводниках и растворах электролитов
4) растворах электролитов и металлах
6. В каком из приведенных ниже случаев можно сравнить результаты измерений двух физических
величин?
1) 1 Кл и 1 А ∙ В
2) 3 Кл и 1 Ф ∙ В
3) 2 А и 3 Кл ∙с
4) 3 А и 2 В ∙с
7. Емкость плоского воздушного конденсатора равна С, напряжение между его обкладками U,
расстояние между обкладками d. Чему равны заряд конденсатора и модуль напряженности
электрического поля между его обкладками?
Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно
рассчитать
ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА
ФОРМУЛА
U
А) заряд конденсатора
1)
2d
2
CU
Б) модуль напряженности поля
2)
2
3) СU
U
4)
d
А
Б
8. Установите соответствие между физическими величинами и единицами для их измерения
ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА
ЕДИНИЦА ИЗМЕРЕНИЯ
А) сопротивление
1) Ампер
Б) напряжение
2) Ом
В) заряд
3) Ватт
4) Вольт
5) Кулон
А
Б
В
Вариант текущего контроля (ПФ-4)
Тест № 1
1. Точечный заряд q поднесли к уединённому металлическому шару на расстояние d от его
центра. Радиус шара – a. Чему равен электрический потенциал шара в поле точечного заряда?
1. q/(d-a)
2. q/a
3. q/d
4. Потенциал равен нулю.
2. Как зависит сила притяжения точечного заряда q к металлическому шарику. Расстояние от
заряда до центра сферы равно d.?
1. F ~ q/d2
2. F ~ q/d3
3. F ~ q/d4
4. F ~ q/d5
3. Имеется тонкий диск с замороженной электрической поляризацией P0, которая направлена
перпендикулярно поверхности диска. Чему равна напряжённость электрического поля E внутри
диска?
1. E = 0
2. E = 2πP0
3. E = 4πP0
4. E = -4πP0
Тест № 2
1. Закон сохранения электрического заряда гласит
1) суммарный заряд любой системы есть величина постоянная
2) суммарный заряд
изолированной системы есть величина постоянная
3) суммарный заряд не зависит от выбора
системы
2. Силовой характеристикой электрического поля в веществе является
1) напряжение
2)напряженность
3) потенциал
3. Заряд бывает
1) аддитивным
2)гравитационным
3) инертным
4. Выразить через основные единицы СИ коэффициент пропорциональности в законе
Кулона.
2) кг·м2·А-2
3) кг·м3·А-2
4) кг·м3·с-4·А-2
5) кг·м3·с-3·А-1
5. Какое из нижеприведенных утверждений справедливо?
1) Физическая величина, характеризующая способность тела к электрическим взаимодействиям.
2) Вид материи, главное свойство которой действовать на материальные объекты.
3) Вид материи, главное свойство которой действовать на объекты обладающие электрическим
зарядом.
4) Физическая величина характеризующая силовое действие поля на электрический заряд.
6. Во сколько раз напряженность поля в точке, отстоящей от поверхности заряженного
проводящего шара на расстоянии равном радиусу, отличается от напряженности в точке,
отстоящей на расстоянии равном двум радиусам?
1) В 2 раза больше 2) В 2 раза меньше. 3) В 2,25 раз больше 4) В 2,25 раз меньше 5) В 2,5 раз
меньше.
Тест № 3
1.Магнитное поле создается
1. Электрическими зарядами.
2. Магнитными зарядами.
3. Движущимися электрическими зарядами. 4. Ответ неоднозначен.
2.Чем объясняется взаимодействие двух параллельных проводников с постоянным током?
1. Взаимодействием электрических зарядов.
2. Действием электрического поля одного проводника с током на ток в другом проводнике.
3. Действием магнитного поля одного проводника на ток в другом проводнике.
4. Среди ответов А-В нет правильного.
3. Прямолинейный проводник длиной 5 см находится в однородном магнитном поле с
индукцией 5 Тл и расположен под углом 300 к вектору магнитной индукции. Чему равна сила,
действующая на проводник со стороны магнитного поля, если сила тока в проводнике 2 А?
1. 0,25 Н;
2. 0,5 Н;
3. 1,5 Н. 4. 2 Н.
1)
4. Для наблюдения явления электромагнитной индукции собирается электрическая схема,
включающая в себя подвижную проволочную катушку, подсоединенную к амперметру и
неподвижный магнит. Индукционный ток в катушке возникнет
1. Только если катушка неподвижна относительно магнита
2. Только если катушка надевается на магнит
3. Только если катушка снимается с магнита
4. Если катушка надевается на магнит или снимается с магнита
5. Энергия магнитного поля соленоида 2 мДж, индуктивность соленоида 16 мГн. Ток
текущий через соленоид
1. 0,5 А
2. 1 А
3. 0,05 А
4. 0,1 А
6. П-образный контур с пренебрежимо малым сопротивлением
находится в однородном магнитном поле, перпендикулярном плоскости
контура (см. рис.). Индукция магнитного поля B = 0,2 Тл. По контуру с
постоянной скоростью скользит перемычка длиной l = 20 см и
сопротивлением R = 15 Ом. Сила индукционного тока в контуре I = 4 мА.
Перемычка движется со скоростью
1. 0,5 м/с 2. 1,5 м/с
3. 2 м/с 4. 4 м/с
Вариант текущего контроля
Контрольная работа 1(ПФ-6)
Вариант 1
1. Электрическое поле образовано точечным зарядом 70 нКл. Какова напряженность поля на
расстоянии 7 см от заряда?
2. Какова емкость батареи конденсаторов (см. рис.), если емкость каждого из конденсаторов 4
мкФ?
3. ЭДС источника 2 В. Напряжение на нагрузке при токе 2 А равно 1,84 В. Определить
внутреннее сопротивление источника и сопротивление нагрузки.
4. Источник тока при коротком замыкании дает силу тока 1,5 А. Если источник замкнуть на
внешнее сопротивление 4 Ом, то мощность тока во внешней цепи будет равна 1 Вт. Определит
ЭДС и внутренние сопротивление источника тока.
5. Электрон, начальная скорость которого равна нулю, начинает двигаться в однородном поле
напряженностью 1,5 В/м. На каком расстоянии его скорость возрастет до 2000 км/с?
Контрольная работа 2(ПФ-6)
Вариант 1
1. Определить, какой ток создает электрон, вращающийся вокруг ядра в атоме водорода,
если радиус его орбиты принять равным 5,3 нсм.
2. Катушка диаметром d, состоящая из N витков, находится в магнитном поле, вектор
индукция которого параллелен оси катушки. Определить среднее значение эдс индукции, если за
время t индукция увеличивается от В1 до В2.
3. Две длинные катушки намотаны на один сердечник. Индуктивности катушек 1,6 Гн и 0,1
Гн. Во сколько раз число витков первичной катушки больше, чем второй?
4. Амперметр, включенный последовательно с электролитической ванной с раствором
AgNO3, показывает силу тока 0,9 А. Верно ли показание амперметра, если за 10 минут
прохождения тока выделилось 0,632 г серебра?
5. В магнитном поле, индукция которого равна В, вращается с постоянной частой ν стержень
длиной L. Ось вращения проходит через конец стержня. Определить эдс индукции, возникающую
на концах стержня.
Зачетный тест (УФ-12, ПФ-12)
1. Когда мы снимаем одежду, особенно изготовленную из синтетических материалов, мы
слышим
характерный
треск.
Какое
явление
объясняет
этот
треск?
1)Электризация
2)Трение
3)Нагревание
4)Электромагнитная индукция
2. На рисунке приведен график изменения напряжения в
электрической цепи с течением времени. Чему равен период
колебаний напряжения?
1) 0,4 с
2) 2 с
3) 0,2 с
4) 4 с
3. Спираль электрической плитки нагревается при
прохождении через нее электрического тока. С каким из
приведенных ниже утверждений вы согласны?
1) Внутренняя энергия спирали увеличивается
2) Внутренняя энергия спирали уменьшается
3) Внутренняя энергия спирали не изменяется
4) Механическая энергия спирали увеличивается
4. Исследуя зависимость силы тока от напряжения на концах
резистора, ученик получил изображенный на рисунке график. По
этому графику он рассчитал значение сопротивления резистора,
которое оказалось равным
1) 0,5 Ом
2) 1 Ом
3) 1,5 Ом
4) 2 Ом
5. Гальванический элемент с ЭДС 1,6 В и внутренним
сопротивлением 0,3 Ом замкнут проводником с сопротивлением 3,7 Ом. Сила тока в цепи равна:
1) 0,3 А
2) 0,4 А
3) 2,5 А
4) 6,4 А
6. На рисунке ниже изображена петля гистерезиса для ферромагнитного материала. Какая из
точек соответствует коэрцитивной силе?
1) Точка 1
2) Точка 2
3) Точка 3
4) Точка 4.
7. По бесконечному тонкому и прямому проводнику течёт ток I. Чему равна напряжённость
магнитного поля на расстоянии r от проводника?
1) (4π/c)·I/r 2) (2/c)·I/r
3) (2π/c)·I/r 4) (2/c)·Ir
8. Чему равен поток вектора магнитной индукции через замкнутую поверхность?
1) ∫(BdS) = 0
2) ∫(BdS) = (4π/c)·I 3) ∫(BdS) = (2π/c)·I 4) ∫(BdS) = 4πq
9. Какие из магнетиков обладают спонтанной намагниченностью с образованием доменной
структуры?
1) Парамагнетики. 2) Диамагнетики. 3) Ферромагнетики. 4) Антиферромагнетики.
10. В некоторой области пространства действует однородное магнитное поле B, направленное
вдоль оси Z. В магнитное поле вдоль оси Y влетает электрон. Каким образом электрон будет
продолжать движение?
1. Сначала по оси Y, отклоняясь в сторону оси X, и затем в пределе его движение перейдёт в
равномерное вдоль оси X.
2. Электрон будет описывать круги в плоскости XY и дрейфовать в направлении оси Y.
3. Равномерно и прямолинейно вдоль оси Y.
4. По круговой траектории, вращаясь вокруг направления Z с циклотронной частотой.
11. Сердечник трансформатора набирают из отдельных пластин с целью:
1. Уменьшить потери на перемагничивание.
2. Уменьшить токи Фуко.
3. Уменьшить токи смещения.
4. Уменьшить магнитострикцию.
12. Вектор Пойнтинга описывает:
1. Плотность энергии электромагнитного поля.
2. Плотность потока электромагнитной энергии.
3. Плотность импульса электромагнитного поля.
4. Плотность момента электромагнитного импульса.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
Вариативный список возможных тем рефератов (ПФ-10)
Электростатическое электричество
Электростатические генераторы.
Электростатическая защита.
Природа сверхпроводимости.
Измерение элементарного заряда.
Молния как атмосферное явление.
Практическое применение газовых разрядов
Небесное электричество.
Модель свободных электронов.
Полярное сияние.
Электролиз и закон сохранения энергии.
Электролиз на службе человеку
Термоэлектричество
Контактные явления в металлах.
Передача электроэнергии на большие расстояния
Современные ГЭС
Плазма и ее свойства
Плазма в природе и жизни человека
Феромагнитиз и его использование.
Магнитная запись звук.
Реферат оформляется согласно общих требований, предъявляемых к данному виду работ,
на листах формата А4, с обязательным указанием библиографического списка. Объем реферата не
более 30 страниц.
Портфолио по лабораторным исследованиям (ПФ-5)
Рабочее портфолио по лабораторным работам должно содержать результаты всех
исследований, их
теоретическое и
экспериментальное обоснование, полную
обработку
экспериментальных данных с расчетом погрешностей и, при возможности, прогнозированием
дальнейших результатов.
Вопросы коллоквиума (УФ-2)
1. Понятие электрического заряда, его характеристики. Закон сохранения электрического
заряда.
2. Взаимодействие заряженных частиц. Закон Кулона.
3. Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции полей.
4. Напряженность поля диполя.
5. Поток вектора напряженности. Теорема Гаусса в электростатике, ее применение к расчету
полей.
6. Работа сил электрического поля. Потенциальный характер электрического поля.
7. Потенциал. Связь потенциала с напряженностью.
8. Проводник в электрическом поле. Индуцированный заряд.
9. Электроемкость проводника.
10. Конденсаторы, их батарей.
11. Диэлектрик. Поляризация диэлектрика.
12. Электрическое поле в диэлектрике.
13. Поле на границе раздела диэлектриков.
14. Энергия поля системы точечных зарядов.
15. Энергия заряженного проводника и конденсатора.
16. Энергия и плотность энергии электрического поля.
17. Постоянный ток, его характеристики.
18. Сопротивление проводника.
19. Закон Ома для участка цепи и полной замкнутой цепи.
20. Работа и мощность постоянного тока.
21. Тепловое действие тока. Закон Джоуля – Ленца.
22. Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа.
23. Применение правил Кирхгофа для расчета мостовой схемы.
24. Применение правил Кирхгофа для расчета схемы метода компенсации.
Вопросы к экзамену (УФ-13, ПФ-13)
1. Ток в металлах. Доказательство теории электронной проводимости. Законы электрического
тока с точки зрения электронной проводимости.
2. Ток в электролитах.
3. Электролиз, его законы и применения.
4. Ток в газах.
5. Виды разрядов.
6. Ток в вакууме. Катодные лучи.
7. Электроно-вакуумные лампы.
8. Плазам и ее характеристики.
9. Магнитное поле. Магнитная индукция и напряженность. Вихревой характер магнитного
поля. Закон Био – Савара – Лапласса.
10. Применение закона Био – Савара – Лапласса для поля: прямого, кругового и
соленоидального тока.
11. Взаимодействие проводников с током. Сила Ампера. Правило левой руки.
12. Сила Лоренца. Движение заряженных частиц в магнитном поле.
13. Циркуляция вектора напряженности магнитного поля. Закон полного тока.
14. Эффект Холла, его использование.
15. Магнитное поле в веществе. Виды магнетиков. Гистерезис.
16. Опыты Фарадея. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца.
17. Самоиндукция. Индуктивность. Индукция соленойда.
18. Экстратоки замыкания и размыкания. Вихревые токи.
19. Энергия магнитного поля. Плотность энергии магнитного поля.
20. Колебательный контур. Свободные электромагнитные колебания. Период колебаний.
Добротность контура.
21. Колебания в реальном контуре. Период колебаний в реальном контуре. Дифференциальное
уравнение затухающих колебаний.
22. Электрические автоколебания.
23. Получение переменной ЭДС. Переменный ток. Квазистационарный ток. Действующее и
амплитудное значение силы тока и напряжения.
24. Индуктивность, емкость, сопротивление (резистор) в цепи квазистационарного тока. Закон
Ома для квазистационарного тока.
25. Резонанс тока и напряжения в электрических цепях.
26. Мощность переменного тока. Коэффициент мощности.
27. Трансформатор. Их виды, принципы работы, использование.
28. Ток смещения.
29. Электромагнитное поле. Вихревой характер электромагнитного поля.
30. Теория Максвелла. Обоснование уравнений Максвелла..
31. Электромагнитные волны, их получение и характеристики.
32. Энергия электромагнитного поля. Вектор Умова – Пойтинга.
33. Шкала электромагнитных волн.
34. Применение электромагнитных волн.
10.4 Методические материалы, определяющие процедуры оценивания знаний, умений,
навыков и (или) опыта деятельности характеризующих этапы формирования компетенций.
Шкала перевода баллов в оценки
Балл
Отметка
< 61
Неудовлетворительно
61 - 75
Удовлетворительно
76 - 90
Хорошо
91 - 100
Отлично
≥61
зачтено
Студент, набравший по дисциплине менее 35 баллов, к зачету и экзамену не допускается.
Студент, не допущенный к сдаче, сдаёт текущие формы контроля в соответствии с установленным
графиком и набирают пороговое значение баллов. Студентам, не набравшим в семестре
необходимого количества баллов по уважительной причине (болезнь, участие в соревнованиях,
стажировка и др.), устанавливаются индивидуальные сроки сдачи.
11. Образовательные технологии.
При изучении дисциплины используются следующие технологии обучения:
- технология деятельностного подхода
- технология проблемного обучения
- технология дифференцированного обучения
12. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля).
12.1 Основная литература:
Основная:
1. Грабовский, Р.И. Курс физики/ Р.И. Грабовский – С-Пб.:Лань, 2008. – Эл. ресурс
http://vk.com/doc41508733_260033087
2. Детлаф, А.А. Курс физики / А.А. Детлаф, Б.М. Яворский – М.: Высшая школа,
2010. – 62 экз
3. Трофимова, Т.И. Курс физики / Т.И. Трофимова. – М.: Академия 2006. – 19 экз.
12.2 Дополнительная литература:
Дополнительная:
1.
Сетевая энциклопедия «Википедия» - http://ru.wikipedia.org
http://phyzika.ru/elektrodinamika.html
2.
Электродинамика - http://phyzika.ru/elektrodinamika.html
62 экз.
19 экз.
Эл. ресурс
Эл. ресурс
12.3 Интернет-ресурсы:
№
Наименование
электронно-библиотечной
системы (ЭБС)
Принадлеж
ность
Адрес сайта
Наименование
организациивладельца, реквизиты
договора на
использование
подписка ТюмГУ
1.
Электронно-библиотечная
система «Университетская
библиотека онлайн»
сторонняя
http://biblioclub.ru
2.
Электронно-библиотечная
система Elibrary
сторонняя
http://elibrary.ru
3.
Универсальная справочноинформационная
полнотекстовая база
данных “East View” ООО
«ИВИС»
сторонняя
http://dlib.eastview ООО "ИВИС".
.com/
4.
Электронная библиотека:
Библиотека диссертаций
сторонняя
http://diss.rsl.ru/?l
ang=ru
5.
Межвузовская электронная
библиотека (МЭБ)
корпоратив
ная
http://icdlib.nspu.r
u/
6.
Автоматизированная
библиотечная
информационная система
МАРК-SOL 1.10 (MARC
21) (Электронный
каталог)
библиографическая база
данных
сторонняя
локальная сеть
ООО "РУНЭБ".
Договор № SV-2503/2014-1 на период с 05
марта 2014 года до 05
марта 2015 года.
Договор № 64 - П от 03
апреля 2014 г. на период
с 04 апреля 2014 года до
03 апреля 2015 года.
подписка ТюмГУ (1
рабочее место, подписка
в 2015 г.)
Совместный проект с
ФГБОУ ВПО
«Новосибирский
государственный
педагогический
университет»
Научнопроизводственное
объединение
«ИНФОРМСИСТЕМА».
Гос.контракт № 07034
от 20.09.2007 г.,
бессрочно
13. Перечень информационных технологий, используемых при осуществлении
образовательного процесса по дисциплине (модулю), включая перечень программного
обеспечения и информационных справочных систем (при необходимости).
Пакет программ Microsoft Office.
14. Технические средства и материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля).
Для обеспечения освоения данной дисциплины имеются: оборудованные лекционные
аудитории: технические средства обучения (электронные доски, компьютеры, программное
обеспечение); лаборатория «Электродинамики и оптики»
15. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины (модуля).
Студенту следует помнить, что дисциплина «Электродинамика» предусматривает
обязательное посещение студентом лекций, практических и лабораторных занятий. Она
реализуется через систему аудиторных и домашних работ, входных и итоговых контрольных
работ, тестов, систему рефератов. Самостоятельная работа студентов заключается в изучении ряда
теоретических вопросов, в выполнении домашних заданий с целью подготовки к практическим
занятиям, выполнений теоретической и практической части лабораторных работ, написание
рефератов. Контроль над самостоятельной работой студентов и проверка их знаний проводится в
виде индивидуальной беседы, контрольных работ, отчетов по лабораторным и практическим
работам, защите тем рефератов. Итоговый контроль знаний и умений осуществляется в ходе
зачета и экзамена.
При подготовке к лабораторным и практическим занятиям рекомендуется пользоваться
специально разработанными планами.
Дополнения и изменения к рабочей программе на 201 / 201
учебный год
В рабочую программу вносятся следующие изменения:
Рабочая программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры
Заведующий кафедрой
/
/
Подпись
Ф.И.О.
« »
201 г.