Document 955683

2
1 Цели и задачи дисциплины
Дисциплина «Прикладная физика» является основой теоретической
подготовки и подготовки к инженерно – технической деятельности выпускников
высшей технической школы.
Дисциплина «Прикладная физика»представляет собой ядро физических
знаний, необходимых инженеру, действующему в мире физических
закономерностей. Дисциплина «Прикладная физика»включает разделы:
электродинамика и ядерная физика, особенно необходимые инженеру –
энергетику для понимания закономерностей превращения различных форм
энергии в электрическую.
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 1, 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 «Прикладная
физика»
Таблица 2
Недели
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12
Недельное
количество 1
1
2
1
2
2
2
2
1
2
1
2
контроля
Вид
Л Л, Л,
Л, Л
Л, Л,
Л
Л
Л, Л,
Л,
контроля
СР К СР
РК СР
СР К
Виды текущего контроля: Л – лабораторная работа, К – контрольная,
СР – самостоятельная работа, РК – рубежный контроль
3
13
14
15
2
1
1
Л
Л,
СР
РК
Оценка знаний студентов
Таблица 3
Оценка
Отлично
Хорошо
Удовлетворительно
Неудовлетворительно
Буквенный
эквивалент
А
А–
В+
В
В–
С+
С
С–
D+
D
F
Рейтинговый балл
(в процентах %)
95–100
90–94
85–89
80–84
75–79
70–74
65–69
60–64
55–59
50–54
0–49
В баллах
4
3,67
3,33
3,0
2,67
2,33
2,0
1,67
1,33
1,0
0
3 СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
3.1 Тематический план курса
Таблица 4
Количество академических
часов
Лекции Лабор СРСП СРС
Наименование темы
1 Электростатика.
Напряженность
и
потенциал
электрического поля. ТеоремаГаусса.
2 Проводники и диэлектрики. Электрическое смещение.
Электроемкость. Энергияэлектростатическогополя.
3 Постоянный электрический ток. Законы Ома и Джоуля Ленца. ПравилаКирхгофа.
4 Электрический ток в средах: металлах, полупроводниках,
электролитах.
5 Магнитное поле. Закон Био-Савара-Лапласа. СилыАмпера,
Лоренца.
6 Магнитное поле в веществе. Пара-, диа-, ферромагнетики.
Электромагнитнаяиндукция.
7 Электромагнитные колебания.RLC-контур. Переменный ток.
8 Электромагнитныеволны. УравненияМаксвелла.
9 Атомноеядро.
10. Фундаментальныечастицы.
11. Радиоактивность.
12. Ядерные реакции.
13. Ядерные реакции в реакторе.
14. Ядерные реакции во Вселенной, ядерные реакции в оружии.
15. Ядерные реакции в термоядерном синтезе.
Всего часов
4
2
2
4
4
2
2
4
4
2
2
4
4
2
2
4
4
2
2
4
4
2
2
4
4
2
2
2
2
2
2
2
2
2
30
2
2
2
2
2
2
2
2
2
30
4
4
4
4
4
4
4
4
4
60
4
4
4
4
4
4
4
4
4
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. Циркуляция вектора E . Связь между

потенциалом  и напряжённостью электрического поля E .
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-n
переход. 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. Характеристики атомного ядра: размеры, масса, спин, магнитный момент,
четность изоспин, энергия связи. Ядерные силы.
10. Фундаментальные частицы. Классификация элементарных частиц. Кварки.
11. Закон радиоактивного распада. α-, β-распады. γ- излучение. Ядерная изомерия.
Самопроизвольный распад тяжелых ядер.
12. Классификация ядерных реакций. Сечение ядерной реакции.
13. Ядерные реакции в реакторе. Атомная электростанция. Экологические
проблемы ядерной энергетики.
14. Ядерные реакции во вселенной. Эволюция звезд. Ядерные реакции в оружии.
Атомная бомба. Нейтронное оружие.
15. Термоядерный синтез. Виды термоядерного топлива. Водородная бомба.
Управляемый термоядерный синтез.
3.3 Содержание лабораторных занятий
1.Изучение электрических полей на установке ЭФМ.
Изучение эквипотенциальных поверхностей и силовых линий для электрических
полей разной конфигурации.
2. Измерение сопротивлений и определение удельного сопротивления проводника.
Изучение принципа измерения сопротивления с помощью мостовой схемы.
3.Определение емкости конденсатора двумя методами: а) при помощи мостовой
схемы на переменном токе, б) при помощи баллистического гальванометра.
5
Изучение ёмкости конденсатора.
4. Изучение обобщенного закона Ома.
Изучение закона Ома для однородного и неоднородного участка цепи.
5.Изучение электроизмерительных приборов. Градуирование амперметра и
вольтметра
Изучение принципов работы амперметра и вольтметра. Расширение пределов
измерения приборов.
6. Определение температурного коэффициента сопротивления проводников и
ширины запрещенной зоны полупроводников.
Изучение температурной зависимости электрических сопротивлений проводников
и полупроводников.
7. Изучение работы полупроводникового диода.
Изучение свойствp-nперехода.
8. Снятие петли гистерезиса, определение точки Кюри и намагниченности
насыщения
Изучение магнитных свойств ферромагнетиков.
9. Изучение эффекта Холла.
Изучение явления возникновения холловского напряжения.
1. Исследование затухающих колебаний в электрических цепях.
Определение коэффициента затухания и времени релаксации.
3.4 Планы занятий в рамках самостоятельной работы студентов под
руководством преподавателя (СРСП)
1. Применение теоремы Гаусса для расчета электростатических полей.


Циркуляция вектора E .Связь между напряжённостью электрического поля E и потенциалом
.
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-n
переход. Транзистор.
5. Применение закона Био-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. Дефект масс и энергия связиатомного ядра.
10. Фундаментальные частицы. Классификация элементарных частиц. Кварки.
11.Закон радиоактивного распада. Период полураспада.
12. Классификация ядерных реакций. Сечение ядерной реакции
13. Цепная реакция. Атомная электростанция.
6
14. Атомная бомба. Нейтронное оружие.
15. Термоядерный синтез. Водородная бомба. Управляемый термоядерный
синтез.
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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
9.4
9.5
9.6
9.7
9.9
9.10
9.11
9.13
9.14
9.15
9.38
9.39
9.40
9.41
9.42
9.43
9.44
9.45
9.46
9.47
Номера задач
9.53
9.65
9.54
9.66
9.55
9.67
9.56
9.68
9.57
9.69
9.58
9.70
9.59
9.71
9.60
9.72
9.61
9.73
9.62
9.74
9.77
9.78
9.79
9.80
9.81
9.82
9.83
9.84
9.85
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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
10.1
10.3
10.4
10.5
10.6
10.7
10.8
10.9
10.10
10.11
10.22
10.23
10.24
10.25
10.26
10.27
10.28
10.29
10.30
10.31
Номера задач
10.39
10.61
10.40
10.62
10.41
10.63
10.42
10.64
10.43
10.65
10.44
10.66
10.45
10.67
10.46
10.68
10.47
10.71
10.48
10.72
10.97
10.98.
10.99
10.101
10.102
10.103
10.106
10.107
10.108
10.109
Задание 5, 6, 7, 8. Магнетизм.Закон Био-Савара-Лапласа. Силы Ампера, Лоренца.
Электромагнитная индукция. Электромагнитные колебания.RL-, RC–цепи. RLCконтур. Переменный ток.
Домашнее задание 3
Вариант
1
2
3
4
5
6
7
11.3
11.4
11.5
11.6
11.7
11.8
11.9
Номера задач
11.69 11.93 11.131
20
11.70 11.94 11.130
11.71 11.95 11.129
11.72 11.96 11.128
11.73 11.98 11.127
11.74 11.99 11.126
11.75 11.10 11.120
0
7
14.10
14.11
14.12
14.13
14.14
14.15
14.16
8
9
10
11.10
11.11
11.12
11.76
11.77
11.78
11.10 11.119
14.17
1
11.10
11.118
14.18
11.10
11.117
14.19
2
3
Задание 9, 10, 11. Дефект масс и энергия
связиатомного
ядра. Закон
радиоактивного распада. Период полураспада. Активность нуклида.
Домашнее задание 4
Вариант
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
21.1
21.21
21.3
21.4
21.5
21.6
21.7
21.8
21.9
21.10
Номера задач
21.11
21.27
23.1
21.12
21.28
23.2
21.13
21.29
23.3
9
21.14
21.30
23.4
21.15
21.31
23.5
21.16
21.32
23.6
21.17
21.33
23.7
21.18
21.34
23.8
21.19
21.35
23.9
21.21
21.36 23.10
23.11
23.12
23.13
23.14
23.15
23.16
23.17
23.18
23.19
23.20
Задание 12, 13, 14, 15.Ядерные реакции. Цепная реакция. Термоядерные реакции.
Домашнее задание 5
Вариант
Номера задач
22.4
22.14 22.24
22.5
22.15 22.25
22.6
22.16 22.26
22.7
22.17 22.27
22.8
22.18 22.28
22.9
22.19 22.29
22.10 22.20 22.30
22.11 22.21 22.31
22.12 22.22 22.32
22.34
23.21
1
23.22
22.35
2
23.23
22.36
3
23.24
22.37
4
23.25
22.38
5
23.26
22.39
6
23.27
22.40
7
23.28
22.41
8
23.29
22.42
9
23.21 22.13 22.23 22.33 22.43
10
Домашние задания берутся из Сборника задач по физике автор Волькенштейн
В.С. Номер варианта соответствует последней цифре номера зачётной книжки.
График проведения занятий
Таблица 5
№
1
2
3
4
5
6
7
8
Дата Время
Наименование тем
Лекции
Электростатика. Напряженность и потенциал электрического поля.
Теорема Гаусса.
Проводники и диэлектрики. Электрическое смещение. Электроемкость.
Энергия электростатического поля.
Постоянный электрический ток. Законы Ома и Джоуля - Ленца.
Правила Кирхгофа.
Электрический ток в средах: металлах, полупроводниках, электролитах.
Магнитное поле. Закон Био-Савара-Лапласа. Силы Ампера, Лоренца.
Магнитное поле в веществе. Пара-, диа-, ферромагнетики.
Электромагнитная индукция.
Электромагнитные колебания.RLC-контур. Переменный ток.
Электромагнитные волны. Уравнения Максвелла.
8
9
10
11
12
13
14
15
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Атомное ядро.
Фундаментальные частицы.
Радиоактивность.
Ядерные реакции.
Ядерные реакции в реакторе.
Ядерные реакции во Вселенной, ядерные реакции в оружии.
Ядерные реакции в термоядерном синтезе.
Лабораторные работы:
Изучение электрических полей на установке ЭФМ.
Измерение сопротивлений и определение удельного сопротивления
проводника
Определение емкости конденсатора двумя методами: а) при помощи
мостовой схемы на переменном токе, б) при помощи баллистического
гальванометра.
Изучение обобщенного закона Ома.
Изучение электроизмерительных приборов. Градуирование амперметра
и вольтметра
Определение
температурного
коэффициента
сопротивления
проводников и ширины запрещенной зоны полупроводников.
Изучение работы полупроводникового диода.
Снятие петли гистерезиса, определение точки Кюри и намагниченности
насыщения.
Изучение эффекта Холла.
Исследование затухающих колебаний в электрических цепях.
4Список литературы
Список основной литературы
1. Савельев И.В. Курс общей физики. Т.1-3. Учебное пособие для втузов. В 5
книгах. М. Астрель/ АСТ 2003г.
2. Трофимова Т.И. Курс физики: Учебное пособие. Изд. 15-е, стереотипное, 558с, М: Академия, 2007 г.
3. Грабовский Р.И. Курс физики: Учебник для вузов. Изд. 6-е - 608 с.
{Учебники для вузов: Специальная литература}, СПб: Лань, 2002 г.
4. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики: Учебное пособие для втузов.
Изд. 6-е, испр. - 607 с. М: Высшая Школа, 2003г.
5. Трофимова Т.И. Сборник 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. Трофимова Т.И., Павлова З.Г. Сборник 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 В.С. Сборник задач по общему курсу физики для студентов
технических вузов Изд. доп., перераб. - 327 с. {Специалист} СПб: СпецЛит, 2002
8. Чертов А., Воробьев А. Задачник по физике. – М.: Высшая школа, 1981.
9. Кумеков С.Е., Подкладнев В.М., Турмухамбетов А.Ж., Ниязова Ш.В,
Утеулина К.А и др. Электричество и магнетизм. Методическое указание к
лабораторным работам, ч.3. Изд-во КазНТУ,2005.
9
Список дополнительной литературы
10. Курс физики. : в 2-х т., под ред. Лозовского В.Н., С-П.: «Лань», 2001.
11. Матвеев А.Н. Электричество и магнетизм. – М: Высшая школа, 1983.
12. Трофимова Т.И. Сб. задач по общему курсу физики. – М: Высшая школа,
2001.
13. Иродов И.Е. Задачи по общей физике М: Наука, 1999.
14. Сивухин Л.В. Общий курс физики. - М.: Наука, 1977-1986, т. 1-3.
15. Брейтот Дж. 101 ключевая идея: Физика (пер. с англ. Перфильева О.), 256
с. {Грандиозный мир}, М: Фаир-Пресс, 2001г.
16. Птицина Н.Г., Соина Н.В., Гольцман Г.Н. и др.
Сборник вопросов и
задач по общей физике Изд. 2-е, испр. - 328 с. {Высшее образование} М:
Академия, 2002 г.
17. Козел С.М., Лейман В.Г., Локшин Г.Р. и др. Сборник задач по общему
курсу физики: Ч. 2. Электричество и магнетизм, оптика. Учебное пособие для
вузов (под ред. Овчинкина В.А.) Изд. 2-е, испр. - 368 с. {Физика} М: МФТИ, 2000
г.
18. Пул Ч. Справочное руководство по физике: Фундаментальные
концепции, основные уравнения и формулы (пер. с англ. Фоминой М.В. и др.) 461 с. М: Мир, 2001 г.
10
СОДЕРЖАНИЕ
стр
1
2
3
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
4
Общие положения
Система оценки знаний студентов
Содержание дисциплины
Распределение часов по видамзанятий
Содержание лекций
Содержание лабораторных занятий
Планы занятий в рамках самостоятельной работыстудентов под
руководством преподавателя (СРСП)…
Планы занятий в рамках самостоятельной работы студентов (СРС)
График проведения занятий
Список основной и дополнительной литературы
11
3
3
4
4
4
5
6
7
8
9