МИНОБРНАУКИ РОССИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Алтайский государственный университет»

Электричество и магнетизм
рабочая программа дисциплины

Закреплена за кафедройКафедра общей и экспериментальной физики
Направление подготовки03.03.02. Физика
Форма обученияОчная
Общая трудоемкость5 ЗЕТ
Учебный план03_03_02_Ф-4-2020
Часов по учебному плану 180
в том числе:
аудиторные занятия 88
самостоятельная работа 65
контроль 27
Виды контроля по семестрам
экзамены: 3

Распределение часов по семестрам

Курс (семестр) 2 (3) Итого
Недель 19
Вид занятий УПРПДУПРПД
Лекции 50 50 50 50
Практические 38 38 38 38
Сам. работа 65 65 65 65
Часы на контроль 27 27 27 27
Итого 180 180 180 180

Программу составил(и):
канд.физ.-мат.наук, доцент, К.В.Соломатин

Рецензент(ы):
канд.физ.-мат.наук, доцент, Д.Д.Рудер

Рабочая программа дисциплины
Электричество и магнетизм

разработана в соответствии с ФГОС:
Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования по направлению подготовки 03.03.02 ФИЗИКА (уровень бакалавриата) (приказ Минобрнауки России от 12.03.2015г. №937)

составлена на основании учебного плана:
03.03.02 Физика
утвержденного учёным советом вуза от 30.06.2020 протокол № 6.

Рабочая программа одобрена на заседании кафедры
Кафедра общей и экспериментальной физики

Протокол от 15.06.2020 г. № 11
Срок действия программы: 2020-2021 уч. г.

Заведующий кафедрой
Плотников В.А.

Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году

Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для
исполнения в 2020-2021 учебном году на заседании кафедры

Кафедра общей и экспериментальной физики

Протокол от 15.06.2020 г. № 11
Заведующий кафедрой Плотников В.А.

1. Цели освоения дисциплины

1.1.Целью преподавания дисциплины “Электричество и магнетизм” является получение студентами основополагающих представлений об электромагнитном взаимодействии. Курс должен способствовать формированию у студентов современного естественнонаучного мировоззрения, развитию научного мышления и расширению их научно-технического кругозора.

2. Место дисциплины в структуре ООП

Цикл (раздел) ООП: Б1.Б.03

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ОПК-3: способностью использовать базовые теоретические знания фундаментальных разделов общей и теоретической физики для решения профессиональных задач
ПК-1: способностью использовать специализированные знания в области физики для освоения профильных физических дисциплин
В результате освоения дисциплины обучающийся должен
3.1.Знать:
3.1.1.электромагнитную теорию, высшую математику и основы математического моделирования, и их применение для исследования и моделирования электромагнитных явлений и процессов
3.2.Уметь:
3.2.1.формулировать и формализовывать электромагнитную часть при изучении любых физических теоретических и экспериментальных задач, сформулировать, записать и решить задачу по любому разделу электромагнитных явлений
3.3.Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть):
3.3.1.электромагнитной теорией и навыками ее применения при изучении теоретических и экспериментальных проблем современной физики, навыками работы со стандартной оптической аппаратурой и экспериментальными установками

4. Структура и содержание дисциплины

Код занятия Наименование разделов и тем Вид занятия Семестр Часов Компетенции Литература
Раздел 1.
1.1. Закон Кулона. Электрическое поле заряда. Принцип суперпозиции. Потенциал. Лекции 3 12 ОПК-3, ПК-1 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.3
1.2. Силовые линии и эквипотенциальные поверхности Теорема Гаусса. Диэлектрики Лекции 3 12 ОПК-3, ПК-1 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.3
1.3. Силовые линии и эквипотенциальные поверхности Теорема Гаусса. Диэлектрики Практические 3 10 ОПК-3, ПК-1 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.3
1.4. Постоянный электрический ток. Сопротивление. Закон Ома. Сторонняя эдс. Источники тока. Лекции 3 12 ОПК-3, ПК-1 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.3
1.5. Магнитное поле. Теорема Стокса. Ток смещения. Полная система уравнений Максвелла. Лекции 3 14 ОПК-3, ПК-1 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.3
1.6. Постоянный электрический ток. Магнитное заимодействие. Практические 3 10 ОПК-3, ПК-1 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.3
1.7. Электродинамика. Закон Фарадея. Энергия магнитного поля. Индуктивность. Практические 3 10 ОПК-3, ПК-1 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.3
1.8. Электромагнитная индукция. Полная система уравнений Максвелла. Практические 3 8 ОПК-3, ПК-1 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.3
1.9. Закон Кулона. Электрическое поле заряда. Принцип суперпозиции. Потенциал. Сам. работа 3 16 ОПК-3, ПК-1 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.3
1.10. Силовые линии и эквипотенциальные поверхности Теорема Гаусса. Диэлектрики Сам. работа 3 17 ОПК-3, ПК-1 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.3
1.11. Постоянный электрический ток. Сопротивление. Закон Ома. Сторонняя эдс. Источники тока. Сам. работа 3 16 ОПК-3, ПК-1 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.3
1.12. Магнитное поле. Теорема Стокса. Ток смещения. Полная система уравнений Максвелла. Сам. работа 3 16 ОПК-3, ПК-1 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.3

5. Фонд оценочных средств

5.1. Контрольные вопросы и задания
1. Закон Кулона.
2. Потенциал точечного заряда.
3. Поле точечного заряда.
4. Потенциал равномерно заряженной сферы.
5. Связь поля и потенциала.
6. Потенциал системы зарядов.
7. Поле равномерно заряженной сферы.
8. Энергия электрического поля.
9. Энергия и емкость заряженного конденсатора.
10. Теорема Гаусса.
11. Условие потенциальности электрического поля.
12. Уравнения Максвелла в дифференциальной форме для электростатики.
13. Уравнения электростатики для диэлектриков.
14. Граничные условия для электрического поля, вектора индукции и
потенциала.
15. Сила Лоренца.
16. Закон Био – Савара.
17. Поле витка с током в центре.
18. Поле прямого провода.
19. Связь магнитного поля и векторного потенциала.
20. Векторный потенциал системы токов.
21. Энергия магнитного поля.
22. Энергия индуктивности с током.
23. Связь магнитного потока и индуктивности.
24. Индуктивность соленоида.
25. Теорема о циркуляции магнитного поля.
26. Теорема Гаусса для магнитного поля.
27. Уравнения Максвелла в дифференциальной форме для магнитостатики.
28. Уравнения магнитостатики в присутствии магнетиков.
29. Граничные условия для магнитного поля и вектора индукции.
30. Закон Фарадея.
5.2. Темы письменных работ (эссе, рефераты, курсовые работы и др.)
1. Закон Кулона.
2. Потенциал точечного заряда.
3. Поле точечного заряда.
4. Потенциал равномерно заряженной сферы.
5. Связь поля и потенциала.
6. Потенциал системы зарядов.
7. Поле равномерно заряженной сферы.
8. Энергия электрического поля.
9. Энергия и емкость заряженного конденсатора.
10. Теорема Гаусса.
11. Условие потенциальности электрического поля.
12. Уравнения Максвелла в дифференциальной форме для электростатики.
13. Уравнения электростатики для диэлектриков.
14. Граничные условия для электрического поля, вектора индукции и
потенциала.
15. Сила Лоренца.
16. Закон Био – Савара.
17. Поле витка с током в центре.
18. Поле прямого провода.
19. Связь магнитного поля и векторного потенциала.
20. Векторный потенциал системы токов.
21. Энергия магнитного поля.
22. Энергия индуктивности с током.
23. Связь магнитного потока и индуктивности.
24. Индуктивность соленоида.
25. Теорема о циркуляции магнитного поля.
26. Теорема Гаусса для магнитного поля.
27. Уравнения Максвелла в дифференциальной форме для магнитостатики.
28. Уравнения магнитостатики в присутствии магнетиков.
29. Граничные условия для магнитного поля и вектора индукции.
30. Закон Фарадея.
5.3. Фонд оценочных средств
См. приложение (ФОС)
Приложения

6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература
6.1.1. Основная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л1.1 Ландсберг Г.С. Элементарный учебник физики. Т.2 Электричество и магнетизм [Электронный ресурс]: учебник М.: Физматлит, 2011 https://e.lanbook.com/book/2240
Л1.2 А.С. Кингсеп, Г.Р. Локшин, О.А. Ольхов Основы физики.Курс общей физики. Том 1. Механика,электричество и магнетизм,колебания и волны,волновая оптика [Электронный ресурс]: учебник М.: Физматлит, 2007 https://e.lanbook.com/book/2200
6.1.2. Дополнительная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л2.1 Тамм И.Е Основы теории электричества [Электронный ресурс]: учебное пособие М: Издательская группа URSS, 2003 https://e.lanbook.com/book/2333
Л2.2 Гринберг Я.С. Электричество и магнетизм [Электронный ресурс]: учебное пособие Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2017 http://www.studentlibrary.ru/book/ISBN9785778231634.html
Л2.3 С.П. Стрелков, Д.В. Сивухин, С.Э. Хайкин, И.А. Эльцин ; под ред. И.А. Яковлева Сборник задач по общему курсу физики. В 5 т. Кн. III. Электричество и магнетизм [Электронный ресурс]: учебное пособие М.: Физматлит, 2006 https://e.lanbook.com/book/59396
6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет"
Название Эл. адрес
Э1 Электричество и магнетизм, автор К.В. Соломатин https://portal.edu.asu.ru/course/view.php?id=3826
Э2 ЭБС "Юрайт" http://www.biblio-online.ru
Э3 Интернет-портал "Университетская библиотека онлайн" http://biblioclub.ru
Э4 ЭБС "Лань" http://e.lanbook.com
6.3. Перечень программного обеспечения
Microsoft Windows7, №лицензии 60674416 (бессрочная)
Microsoft Office 2010 №лицензии 60674416 (бессрочная)
OriginLab Origin Pro 8.0 (OriginLab), 2008-2012 г. - бесплатный софт
MatLAB 7 (MathWorks), 2010-2012 г. - бесплатный софт
MathCAD 14/15 (Parametric Technology Corporation), 2007-2012 гг. - бесплатный софт
Mathematica (Wolfram Research, Inc www.wolfram.com.)- бесплатный софт
Google SketchUp - бесплатный софт
3DCrafter - бесплатный софт
Art of Illusion - бесплатный софт
Creo Elements / Direct - ранее CoCreate - бесплатный софт
DrawPlus Starter Edition - бесплатный софт
FreeCAD - бесплатный софт
GLC Player - бесплатный софт
7-Zip
AcrobatReader
6.4. Перечень информационных справочных систем
www.gpntb.ru/ Государственная публичная научно-техническая библиотека.
www.nlr.ru/ Российская национальная библиотека.
www.nns.ru/ Национальная электронная библиотека.
www.rsl.ru/ Российская государственная библиотека.
http://www.biblioclub.ru/ интернет-портал «Университетская библиотека онлайн»
www.tests.specialist.ru/ Центр компьютерного обучения МГТУ им. Н.Э.Баумана.
www.intuit.ru/ Образовательный сайт

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Аудитория Назначение Оборудование
Учебная аудитория для проведения занятий лекционного типа, занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических), групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации, курсового проектирования (выполнения курсовых работ), проведения практик Стандартное оборудование (учебная мебель для обучающихся, рабочее место преподавателя, доска, мультимедийное оборудование стационарное или переносное)
Помещение для самостоятельной работы помещение для самостоятельной работы обучающихся Компьютеры, ноутбуки с подключением к информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», доступом в электронную информационно-образовательную среду АлтГУ

8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины

Основной целью при изучении дисциплины является стремление показать области применения и формирование у будущих специалистов теоретических знаний и практических навыков по использованию законов физики для широкого спектра задач в различных областях.
Для эффективного изучения теоретической части дисциплины «Электричество и магнетизм» необходимо:
- построить работу по освоению дисциплины в порядке, отвечающим изучению основных этапов, согласно приведенным темам лекционного материала;
- систематически проверять свои знания по контрольным вопросам и заданиям;
- усвоить содержание ключевых понятий;
- плотно работать с основной и дополнительной литературой по соответствующим темам.
Для эффективного изучения практической части дисциплины «Электричество и магнетизм» рекомендуется:
- систематически выполнять подготовку к практическим занятиям и лабораторным работам по предложенным преподавателем тема и методическим указаниям;
- своевременно выполнять практические задания, лабораторные работы.
- своевременно и систематически защищать результаты своих экспериментальных исследований.
В течение семестра студенты выполняют:
- домашние задания (Case-study - анализ конкретных ситуаций, ситуационный анализ), выполнение которых контролируется и обсуждается (групповое обсуждение)на практических занятиях или перед выполнением лабораторных работ (сократический диалог - подразумевающий постановку особых вопросов в процессе беседы, которые способствуют работе мышления, концентрации внимания, адекватной оценке текущей дискуссии и своей в ней роли);
- промежуточные задания, во время практических или лабораторных работ (в форме дискуссий, дебатов)для выявления знаний по основным элементам новых разделов теории или методике проведения экспериментальных заданий;
- построение "дерева решений" для проведения наиболее эфффективного анализа методики эксперимента, непосредственного выполнения экспериментальных исследований в ходе лабораторных работ;
- обсуждают задания практических и лабораторных работ методом "Займи позицию", помогающем выяснить, какой спектр мнений может существовать по обсуждаемому вопросу и предоставляет возможность высказаться каждому, продемонстрировать различные мнения, а затем обосновать свою позицию, найти и выразить самые убедительные аргументы, сравнить их с аргументами других