Электричество и магнетизм

Бакалавриат 2023/2024

Лучший по критерию «Полезность курса для расширения кругозора и разностороннего развития»

Лучший по критерию «Новизна полученных знаний»

Статус: Курс обязательный (Физика)

Направление: 03.03.02. Физика

Кто читает: Факультет физики

Где читается: Факультет физики

Когда читается: 1-й курс, 3, 4 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Охват аудитории: для своего кампуса

Преподаватели: Колотова Лада Николаевна, Тихонов Евгений Сергеевич

Язык: русский

Кредиты: 4

Контактные часы: 106

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Все мы привыкли к тому, что, используя электрическую сеть, можно легко включить люстру, зарядить компьютер, запустить нагреватель или кондиционер. Все эти приборы требуют для своей работы энергию, которая доставляется по электрическим сетям, соединяющим генераторы, расположенные на электрических станциях с потребителями. А ведь электрические сети появились по историческим меркам совсем недавно – всего лишь столетие назад. Это стало возможным только после создания науки об электричестве, с которой мы вас и познакомим. Про северное сияние знают все в силу грандиозности и великолепия этого явления. Но не все знают, что северное сияние возникает вследствие прорыва заряженных частиц, которые непрерывно испускает Солнце, через магнитное поле Земли. Если бы магнитное поле Земли не защищало ее поверхность от солнечного ветра (так образно называется испускаемый Солнцем поток заряженных частиц), жизнь на Земле была бы невозможна. В нашем курсе мы рассмотрим основные явления и законы, связанные с магнитным полем. Находясь в автомобиле, вы привычно включаете радиоприемник и GPS-навигатор, а отсутствие сетевого сигнала для вашего мобильного телефона воспринимаете, как личное оскорбление. Работа всех этих приборов, предполагающая связь с удаленными контрагентами, основана на распространении радиоволн. В радиоволне электрическое и магнитное поле «зацепляются» друг за друга, что дает им возможность распространяться с огромной скоростью. То же самое происходит в световых волнах, за счет которых мы видим окружающий мир, только электрическое и магнитное поля меняются в световой волне быстрее, чем в радиоволне. Один из предметов нашего рассмотрения – устройство электромагнитных волн (включающих радиоволны, световые волны и волны других диапазонов) и условия их излучения. По преданию, гроб с телом пророка Магомета висел в воздухе безо всякой поддержки. Можно ли в реальности осуществить зависание какого-либо предмета в воздухе? Да, можно, если использовать сверхпроводящие материалы. Сверхпроводимость – явление, которое наблюдается при низких температурах в некоторых веществах, в которых электрический ток может течь без сопротивления. Сверхпроводники обладают необычными магнитными свойствами, что и позволяет осуществить «гроб Магомета». Однако сверхпроводники можно использовать и более эффективно. Например, в настоящее время именно со сверхпроводниками связываются надежды на создание кубитов – элементной базы квантовых компьютеров. Подробнее – в нашем курсе.

Цель освоения дисциплины

формирование у студентов четких представлений о фундаментальных понятиях и основных законах в области электродинамики;
развитие практических умений, связанных с применением полученных теоретических знаний, для исследования свойств электрических систем и явлений;
формирование основы для изучения последующих разделов общей и теоретической физики.

Планируемые результаты обучения

Способен критически оценивать и переосмыслять накопленный опыт (собственный и чужой), рефлексировать профессиональную и социальную деятельность
Знает основные теоремы и определения из данного раздела
Знает терминологию данного раздела
Знает терминологию из данной области
Знает терминологию магнитостатики
Знает терминологию электростатики
Способен выявлять научную сущность проблем в профессиональной области
Способен использовать физические модели и методы исследований при решении теоретических и прикладных задач
Способен использовать физические модели и методы исследований при решении теоретических и прикладных задач
Способен критически оценивать применимость методик и методов
Способен критически оценивать применимость методик и методов
Способен учиться, приобретать новые знания, умения, в том числе в области, отличной от профессиональной
Умеет решать задачи на данную тему

Содержание учебной дисциплины

Тема 1. Электрический заряд. Электрическое поле в веществе
Тема 2. Постоянный ток
Тема 3. Магнитное поле в веществе
Тема 5. Переменный ток
Тема 4. Электромагнитные волны

Элементы контроля

Домашнее задание
Домашнее задание включает в себя набор задач, самостоятельно решаемых студентами. По домашнему заданию оформляется отчет в письменном виде. Отчет должен включать решения задач, оформленные студентами. Оценка за домашнее задание выставляется с учетом полноты выполнения задания, оформления результатов, а также знания теоретических положений, включенных в программу курса. График сдачи домашних заданий устанавливается преподавателем, ведущим семинар. В случае несвоевременной сдачи домашнего задания оценка за него снижается вдвое. При задержке по уважительной причине баллы не снижаются.
Контрольноая работа
Контрольная работа проводится в конце 4-го модуля в формате решения задач.
Коллоквиум
Устный коллоквиум в формате представления вопроса по выбору в конце 4 модуля. Вопрос заранее согласуется с преподавателем, ведущим семинары, или с лектором.
Итоговый контроль
Итоговый контроль проводится в форме устного экзамена в конце семестра. В билете на экзамене содержится 1 устный вопрос, требующий подробного рассказа от студента, а также 3 вопроса, проверяющих знание программы на уровне вопрос-ответ с возможностью задачи уточняющих вопросов, проверяющих понимание сказанного, а также при необходимости – и дополнительных вопросов.

Промежуточная аттестация

2023/2024 учебный год 4 модуль
0.1 * Домашнее задание + 0.1 * Домашнее задание + 0.3 * Итоговый контроль + 0.2 * Коллоквиум + 0.3 * Контрольноая работа

Список литературы

Авторы

Тихонов Евгений Сергеевич
Панкратова Елена Игоревна

Программа дисциплины