1 Нормативные документы для разработки ооп впо по направлению подготовки 011800. 62 «Радиофизика»



страница9/15
Дата31.07.2016
Размер2.95 Mb.
1   ...   5   6   7   8   9   10   11   12   ...   15

2.3.Электродинамика


1 Место дисциплины в структуре ООП ВПО

Электродинамике принадлежит одно из важнейших мест в ряду других разделов физики не только из-за ее весьма значительного прикладного значения, но и благодаря исключительной роли в познании природы, в том числе в формировании квантовой теории и теории относительности. Электродинамика структурно подразделяется на две части. В первой рассматриваются основные законы электромагнитных процессов и явления, проистекающих в вакууме, а во второй, на основе усреднения уравнений Максвелла, излагаются основы электромагнитных явлений в различных средах.

В «Теории относительности», как в органической части «Электродинамики», излагаются физические представления и следствия специальной теории относительности, ее четырехмерный математический аппарат, а также релятивистская формулировка электродинамики и релятивистская динамика заряженных частиц во внешнем электромагнитном поле.

Изучение теории идет дедуктивным методом, когда в основу изложения материала закладывается система уравнений Максвелла в вакууме для микрообъектов. Решение этих уравнений позволяет описать как статические процессы, так и электромагнитные волны.

Курс опирается на полученные ранее знания по математике (математический анализ, методы математической физики, основы векторного и тензорного анализа) и физике (классическая и релятивистская механика, электричество, магнетизм, оптика) и, в свою очередь, является основой специальных курсов по физике и электронике (радиофизика, радиоэлектроника и др.).

Большое значение в процессе обучения имеет самостоятельная работа студентов. Студенты должны уметь вычислять интегралы вдоль кривой, по поверхности, по замкнутому контуру, переходить от интегральных величин к дифференциальным (уметь пользоваться формулами Остроградского-Гаусса и Стокса). Так же необходимо владеть аппаратом дифференциального исчисления (уметь находить производные по направлению, вычислять градиенты, дивергенцию и ротор). Студенты должны уверенно владеть формализмами Лагранжа, Гамильтона, Гамильтона-Якоби, знать теорию колебаний. Определенное значение имеет способность оперировать с четырехмерными величинами. Студенты должны знать все законы электричества, магнетизма и оптики, пройденные ими ранее.



2.Место дисциплины в модульной структуре ООП

Дисциплина «Электродинамика» принадлежит циклу общеобразовательных дисциплин «Теоретическая физика». Курс лекций читается студентам направления 011800.62 – Радиофизика.



3.Цель изучение дисциплины

Целью освоения дисциплины является изучение теории электромагнитных процессов в вакууме и середе, а так же элементов специальной теории относительности.

Дать студентам знания по теории электромагнитных явлений и процессов в вакууме и различных средах, а также по теории относительности;

Научить студентов решать задачи из области электростатики, магнитостатики, электромагнитных волн в вакууме, электромагнитных явлений в среде, специальной теории относительности.

4. Структура дисциплины

Дисциплина состоит из трех разделов



Раздел 1. Электродинамика зарядов и полей в вакууме: Уравнение Максвелла для полей, порождаемых зарядами и токами в вакууме; физическое обоснование. Сила Лоренца. Закон сохранения энергии в микроскопической электродинамике. Плотность энергии и поток энергии электромагнитного поля. Потенциалы электромагнитного поля в вакууме. Калибровочная инвариантность. Уравнения для потенциалов в уравнениях Лоренца и Кулона. Уравнения для потенциалов статических полей. Общее решение уравнения Пуассона. Разложение потенциала электромагнитного поля по мультиполям. Дипольный и квадрупольный моменты. Энергия системы покоящихся зарядов в статическом внешнем поле. Мультипольное разложение для векторного потенциала магнитостатического поля. Дипольный магнитный момент токов. Магнитное поле в дипольном приближении. Решение уравнений для потенциалов в виде запаздывающих потенциалов. Потенциалы Леннарда-Вихерта. Электромагнитные волны в вакууме. Электромагнитные поля при отсутствии зарядов и токов. Излучение. Электрическое дипольное излучение. Магнитное дипольное и электрическое квадрупольное излучение: интенсивность и угловое распределение. Поляризация. Физические условия применимости мультипольного разложения в задаче об излучении. Радиационное трение. Рассеяние электромагнитных волн на зарядах.

Раздел 2. Электромагнитные явления в средах: Усреднение макроскопических уравнений Максвелла-Лоренца. Поляризация среды в электрическом поле. Средняя плотность тока и средняя плотность заряда в среде. Уравнения для напряженностей и индукций электромагнитного поля в веществе. Система граничных условий. Пределы применимости системы уравнений связи. Закон сохранения энергии. Уравнения для потенциалов в случае однородной покоящейся среды.Уравнения Даламбера. Калибровочная инвариантность. Электростатическое поле в среде. Решение задач в электростатике. Методы изображений и отражений. Энергия системы проводников. Диэлектрики и проводники во внешнем электростатическом поле. Силы, действующие на проводники и диэлектрики. Квазиупругие диэлектрики. Твердые диэлектрики. Магнитостатическое поле в веществе. Сторонние ЭДС. Обобщение закона Ома и закона Джоуля-Ленца. Магнетики в магнитостатическом поле. Векторный потенциал при наличии магнетиков. Энергия магнитного поля в веществе. Силы, действующие на Магнетики. Энергия магнитного момента во внешнем поле. Механизм намагничивания магнетиков. Диамагнетизм. Парамагнетизм. Сверхпроводимость. Квазистационарные электромагнитные поля. Уравнения Максвелла для квазистационарных полей. Закон индукции в движущихся проводниках и средах. Система проводников с учетом взаимоиндукции и самоиндукции. Потенциал и магнитное поле квазистационарных токов в однородных и изотропных средах. Закон Био-Савара-Лапласа. Энергия магнитного поля квазистационарных токов. Магнитный поток. Коэффициенты самоиндукции и взаимной индукции. Уравнение для расчета электрической цепи. Свободные колебания в цепи с индуктивностью и емкостью. Вынужденные колебания. Переменные поля и токи в массивных покоящихся проводниках. Скин-эффект. Плоские электромагнитные волны в прозрачном веществе. Электромагнитные волны в кусочно-однородных средах. Формулы Френеля. Электромагнитные волны с учетом поглощения в среде. Электродинамика движущихся сред. Материальные уравнения для движущихся сред. Законы преобразования векторов Е, Н, В, D, Р и М. Основы магнитной гидродинамики. Уравнения магнитной гидродинамики. Плазма в стационарном электромагнитном поле. Магнитная изоляция и пинч-эффект. Дисперсия диэлектрической проницаемости. Формулы Крамерса-Кронига. Дисперсия диэлектрической проницаемости для разряженных газов и плазмы. Элементы нелинейной электродинамики.

Раздел 3. Специальная теория относительности: Принцип относительности. Экспериментальные обоснования специальной теории относительности. Независимость скорости света oт движения источника. Преобразования Лоренца для координат и времени. Интервал. Релятивистская кинематика. Закон сложения скоростей. Преобразование промежутков времени, длин и углов. Четырехмерный формализм Минковского. Ковариантная запись закона сохранения заряда. Законы преобразования плотности заряда и тока. Ковариантная запись калибровочного условия Лоренца и уравнений для потенциалов. Закон преобразования потенциалов. Тензор электромагнитного поля. Ковариантная запись уравнений Максвелла для полей в вакууме. Законы преобразования напряженности поля. Инварианты электромагнитного поля. Инвариантность фазы. Законы преобразования частоты и волнового вектора электромагнитной волны. Астрономическая аберрация и эффект Доплера. Релятивистское обобщение уравнений механики Ньютона. Уравнение движения релятивистской заряженной частицы во внешнем электромагнитном поле. Законы преобразования энергии и импульса. Связьэнергии, импульса, массы и скорости релятивистской частицы. Излучение быстро движущегося заряда. Принцип стационарного действия в электродинамике. Уравнение движения релятивистской заряженной частицы во внешнем электромагнитном поле в форме Лагранжа. Функция Лагранжа для электромагнитного поля при заданных зарядах и токах. Получение уравнений Максвелла из принципа стационарного действия. Тензор энергии – импульса электромагнитного поля. Ковариантная запись законов сохранения. Плотность энергии, импульса и момента импульса электромагнитного поля.

5 Основные образовательные технологии.

Образовательная технология ведения дисциплины – классическая лекция и классическое решение задач.

К интерактивным образовательным технологиям, используемым в аудиторных занятиях при преподавании дисциплины «Электродинамика», относятся применение интерактивных досок на практических занятиях и электронных презентаций на лекциях.

Широко используется авторская методика – подробная проработка в диалоговом режиме заданий тестовых мероприятий и вопросов, выносимых на экзамен. Качественные вопросы по электродинамике рассматриваются на практических занятиях, а также выносятся на самостоятельную работу студентов. Ответ на эти вопросы, и особенно, их понимание, представляют собой, фактически, допуск к контрольным мероприятиям.



6.Требования к результатам освоения дисциплины

Процесс изучения «Электродинамики» направлен на формирование элементов следующих компетенций в соответствии с ФГОС ВПО и ООП ВПО по данному направлениюподготовки (специальности):



а) общекультурных (ОК):

способность совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень (ОК-1);



б) профессиональных (ПК):

способность демонстрировать знания современной научной парадигмы в области физики и динамики ее развития, системы методологических принципов и методических приемов физического исследования (ПК-1);

способность демонстрировать углубленные знания в избранной конкретной области физики (ПК-2).

В результате освоения «Электродинамики» обучающийся должен:



Знать: систему уравнений Максвелла в дифференциальном и интегральном видах, постулаты теории относительности и следствия из них.

Уметь: решать уравнения Максвелла для различных частных случаев, описывать и качественно объяснять механизм распространения электромагнитных волн.

Владетьматематическим аппаратом электродинамики и специальной теории относительности.

Приобрести опыт деятельности по практическому применению аппарата электродинамики (по вычислению распределения зарядов, токов, нахождению векторов напряженности и индукции электрического и магнитного полей в различных условиях) и на этой основе подучить четкое представление о физической природе электромагнитных явлений.



7.Общая трудоемкость дисциплины

4 зачетных единиц (144 академических часа).



8.Формы контроля

Промежуточная аттестация - экзамен (4 семестр)

Оценка знаний проводится как традиционным способом (коллоквиумы), так и средствами контрольно-рейтинового тестирования (рейтинговые точки). В результате освоения дисциплины студентами сдается экзамен. Допуск к экзамену и оценка студента определяются количеством полученных обучающимся баллов за семестр.

9.Составитель.

Автор доцент Понежев М.Х.
2.4.Термодинамика и статистическая физика

1.Место дисциплины в структуре основной образовательной программы (ООП).

Дисциплина «Термодинамика и статистическая физика» включена в профессиональный цикл Б.3.2.4 и относится к модулю «Теоретическая физика».

При изучении дисциплины « Термодинамика и статистическая физика» используются знания по механике, молекулярной физике, электродинамике, квантовой механике а также по всем курсам высшей математики.

2. Место дисциплины в модульной структуре ООП.

Дисциплина относится к модулю «Теоретическая физика».

3. Цель изучения дисциплины.

Основная цель курса « Термодинамика и статистическая физика» состоит в том, чтобы дать студентам глубокие и прочные знания основных термодинамических и статистических закономерностей, наблюдающихся в макроскопических системах, состоящих из огромного числа частиц. Научить применять эти знания к прикладным задачам, связанными с физикой твердого тела, теорией полупроводников, микроэлектроникой и т.д.

4. Структура дисциплины.

Дисциплина состоит из 8 тем:

Тема 1.Постулаты и начала термодинамики. Состояние термодинамического равновесия. Метод термодинамических потенциалов. Фазовые переходы.

Тема 2. Основные представления статистической физики.

Тема 3.Общие методы статистической физики. Классические и квантовые распределения.

Тема 4.Статистическая теория идеальных классических систем.

Тема 5. Статистическая теория идеальных квантовых систем.

Тема 6. Статистическая теория не идеальных систем.

Тема 7. Броуновское движение и случайные процессы.

Тема 8.Понятия о кинетических уравнениях.

5. Основные образовательные технологии.

В учебном процессе используются следующие образовательные технологии: чтение лекций с презентациями и мультимедийными технологоиями; проведение практических занятий по традиционной форме, самостоятельная работа, включающая подготовку к лекциям, практическим занятиям, тестам, коллоквиумам и экзаменам.

6. Требования к результатам освоения дисциплины.

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих общеобразовательных и профессиональных компетенции:

- способностью использовать в познавательной и профессиональной деятельности базовые знания в по математике и естественным наукам (ОК-1);

- способностью приобретать новые знания, используя современные образовательные и информационные технологии (ОК-3);

- способностью выстраивать реализовывать перспективные линии интеллектуального, культурного, нравственного, физического и профессионального саморазвития и самосовершенствования (ОК-5);

- способностью следовать этическим и правовым нормам, социальной адаптации (ОК-8);

- способностью овладеть основными методами и средствами получения, хранения, переработки информации, иметь навыки работы с компьютером как средством управления информацией (ОК-12);

- способностью получить организационно-управленческие навыки (ОК-15);

- способностью использовать в познавательной и профессиональной деятельности навыки работы с информацией из различных источников (ОК-16);

- способностью использовать в познавательной и профессиональной деятельности базовые знания в области современных информационных технологий (ОК-17);

- способностью использовать теоретические знания для решения профессиональных задач (ПК-1);

- способностью применять на практике базовые профессиональные навыки(ПК-2);

- способностью использовать специализированные знания по физике для освоения профильных дисциплин (ПК-4);

- способностью применять на практике базовые обще профессиональные теории и методов физических исследований (ПК-5);

- способностью пользоваться современными методами обработки, анализа и синтеза физической информации (ПК-6);

- способностью формировать суждения о значении и следствиях своей профессиональной деятельности с учетом социальных, правовых, этических и природоохранных аспектов (ПК-7);

- способностью использовать на практике теоретические основы организации и планирования физических исследований (ПК-8).

В результате освоения дисциплины студент должен



знать: основные положения термодинамики и статистической физики; классические функции распределения; квантовые распределения Ферми-Дирака и Бозе-Эйнштейна; область применимости термодинамики и статистической физики.

уметь: применять приобретенные знания для решения задач из различных областей физики.

владеть: математическим аппаратом, необходимым для решения конкретных задач.

7. Общая трудоемкость дисциплины.

4 зачетные единицы (144 академических часов).



8. Формы контроля.

Промежуточная аттестация-экзамен.



9. Составитель.

Автор, доцент кафедры физических основ микро- и наноэлектроникиПачев Осман Мухамедович.


3.Физика колебательных и волновых процессов

3.1.Теория колебаний

1. Место дисциплины в структуре основной образовательной программы (ООП)

Дисциплина относится к вариативной части (дисциплины по выбору) профессионального цикла Б.2 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилям: Радиотехнические средства передачи, приема и обработки сигналов, Аудиовизуальная техника, Бытовая радиоэлектронная аппаратура, Радиоэлектронные системы, Радиофизика направления 210400 Радиотехника. Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: Математика, Физика, Численные методы, Электродинамика, Информационные технологии. Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы и изучении дисциплин «Формирование колебаний и сигналов», а также программы магистерской подготовки по направлению «Радиотехника».



2. Место дисциплины в модульной структуре ООП

Дисциплина «Теория колебаний» является самостоятельным модулем.



3. Цель изучения дисциплины.

Целями освоения дисциплины «Теория колебаний» являются приобретение знаний по постановкам задач теории колебаний, применению аналитических и численных методов для анализа динамических систем, анализу эффектов в динамических системах, применению аналитических и численных методов для решения конкретных задач теории колебаний.



4. Структура дисциплины.

Состав дисциплины соответствует основному учебнику:

Бабаков И.М. Теория колебаний. М.: Дрофа, 2004. 591 с.

Изучаются следующие разделы:



Тема 1. Введение в теорию колебаний. Классификация динамических систем.

Введение в теорию колебаний. Междисциплинарный характер теории колебаний. Примеры из различных областей знания. Классификация динамических систем по числу степеней свободы, нелинейности системы, диссипативным характеристикам. Автономные, неавтономные, консервативные, диссипативные динамические системы.

Аудиторная работа: 8 часов, самостоятельная работа: 10 часов на подготовку к практическим занятиям.

Тема 2. Линейные, квазилинейные и существенно нелинейные модели динамических систем.

Постановка динамических задач. Линейные, квазилинейные и существенно нелинейные модели динамических систем. Качественное изменение поведения систем по мере роста нелинейности.



Тема 3. Переходные процессы и циклы.

Задача Коши для системы дифференциальных уравнений как модель переходного процесса. Методы решения задачи Коши (обзор). Задача о поиске периодического решения дифференциальных уравнений как модель циклического процесса.



Тема 4. Динамические системы с одной степенью свободы.

Линейные динамические системы с одной степенью свободы. Постановка задач и аналитические решения. Учет диссипативных характеристик. Собственные, свободные и вынужденные колебания.



Тема 5. Резонансные явления в системе с одной степенью свободы.

Резонанс в консервативной системе. Резонанс в диссипативной системе.



Тема 6. Динамические системы с несколькими степенями свободы.

Динамические системы с конечным числом степеней свободы. Малые колебания около положения устойчивого равновесия. Динамическое взаимодействие колебаний, соответствующих различным степеням свободы. Диссипативные характеристики динамических систем с несколькими степенями свободы



Тема 7. Динамические системы с бесконечным числом степеней свободы.

Малые колебания упругих стержней. Продольные и крутильные колебания упругих стержней. Поперечные колебания стержней. Приближенные методы анализа колебаний прямых стержней. Поперечные колебания пластин.



5. Основные образовательные технологии

Лекционные занятия проводятся в традиционной форме и в форме проблемных лекций (с постановкой в начале занятия какой-либо проблемы с дальнейшим изложением различных путей ее решения). Практические занятия – проводятся в традиционной форме. Самостоятельная работа включает: подготовку к лекционным занятиям, контрольным работам, выполнение домашних заданий, подготовку к зачету



6. Требования к результатам освоения дисциплины.

В результате освоения учебной дисциплины, обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:



Знать: основные постановки задач теории колебаний и методы их решения (ОК-10, ПК-19); источники научно-технической информации (журналы, сайты Интернет) по теории колебаний (ПК-18).

Уметь: применять методы решения задач теории колебаний; осуществлять поиск и анализировать научно-техническую информацию по теории колебаний (ПК-18); владеть навыками дискуссии по профессиональной тематике (ОК-12); терминологией в области теорий колебаний (ОК-2); навыками поиска информации по вопросам (ПК-6).

В результате освоения дисциплины студент осваивает следующие компетенции: владеет логикой мышления, способен к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения; использует основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применяет методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования; разрабатывает модели динамических систем; имеет навыки работы с компьютером как средством получения численных результатов.



7. Общая трудоемкость дисциплины

8. Форма контроля.

Для текущего контроля успеваемости используются контрольные работы, домашние задания, индивидуальные расчетные задания.

Промежуточная аттестация – зачет (5 семестр), 3 зачед (108 акад.часов)

9. Составитель

к.ф.-м.н., З.В. Шомахов


3.2.Физика сплошных сред

  1. Место дисциплины в структуре основной образовательной

программы (ООП).

Дисциплина включена в базовую часть Б.3 – Профессиональный цикл ООП. (Базовая общепрофессиональная часть).

К исходным требованиям, необходимым для изучения данной дисциплины относятся знания, умения и виды деятельности, сформированные в процессе изучения дисциплин: Общая физика, Электричество и магнетизм, Математический анализ, Дифференциальные уравнения. Методы математический физики, Векторный анализ и т.д.


  1. Место дисциплины в модульной структуре ОПП.

Дисциплина "Электродинамика" входит в блок «Теоретическая

физика» ГОС-2 по указанным специальностям и направлению.



  1. Цель изучения дисциплины.

Основная цель освоения учебной дисциплины «Электродинамика» заключается в ознакомлении студентов с главными положениями теории одной из важнейших форм материи - электромагнитного поля. При этом необходимо сосредоточить внимание студентов на том, что электромагнитное поле - реальный физический объект, существующий в природе наряду с веществом. Студенты должны уяснить, что электромагнитное поле обладает такими характеристиками, которые присущи веществу; энергией, массой, импульсом и количеством движения.

Курс имеет большое мировоззренческое значение. Специальная теория относительности составляет существенную часть курса. При этом излагаются

физические представления пространства, времени и движения материи. Рассматриваются релятивистская механика и релятивистская электродинамика.

Важны разделы: Излучение движущегося заряда, Формализмы Лагранжа, Гамильтона и Гамильтона-Якоби, уравнения движения во внешнем электромагнитном поле.

Теория движения заряженных частиц в электромагнитных полях является основой всей электроники, техники ускорителей, электронной и протонной микроскопии, мэсс-спектрографии, исследований реакции в плазме и опытных установок для изучения термоядерных явлений. Она весьма важна для целого ряда других областей физики-астрофизики, физики космических лучей и т.д.

Усреднение уравнений Максвелла в среде, поляризация и намагниченность среды, векторы индукции и напряженностей полей. Граничные условия. Электростатика проводников и диэлектриков. Силы, действующие на проводники и диэлектрики. Сверхпроводимость. Квазистационарные электромагнитные поля. Скин-эффект. Магнитная гидродинамика. Уравнения магнитной гидродинамики. Эффект сжатия (пинч-эффект). Магнитная изоляция. Вещество в состоянии плазмы. Работы по управляемой термоядерной реакции. Дисциплина "Физика сплошных сред " является основой для изучения вещества в состоянии плазмы, вещества в сверхпроводящем состоянии, явлений астрофизики, геофизики и физики конденсированного состояния вещества.


  1. Структура дисциплины

Дисциплина подразделяется на 15 глав:

1. Уравнения Максвелла как обобщение опытных фактов.

2. Электростатика.

3. Стационарное магнитное поле.

4. Квазистационарные магнитные поля.

5, Излучение электромагнитных волн.

6. Распространение электромагнитных волн.

7. Принцип относительности.

8. Преобразование Лоренца и кинетические следствия из них.

9. Математический аппарат теории относительности.

10. Релятивистская электродинамика.

11, Релятивистская механика.

12. Взаимодействие зарядов с электромагнитным полем.

13. Диэлектрики.

14. Магнетики.

15. Проводники.



  1. Основные образовательные технологии

В учебном процессе используются следующие образовательные

технологии. По организационным формам: лекции, практические занятия, индивидуальные занятия, контрольные работы, решение учебных задач, показ-демонстрация учебного материала, анализ учебной литературы, интерактивные формы подготовки тестирования, обсуждения барьерных вопросов и т.д.



  1. Требования к результатам освоения дисциплины.

Процесс изучения «Физика сплошных сред» направлен на формирование элементов следующих компетенций в соответствии с ФГОС ВПО и ООП ВПО по данномунаправлениюподготовки (специальности):

а) общекультурных (ОК):

способность совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень (ОК-1);



б) профессиональных (ПК):

способность демонстрировать знания современной научной парадигмы в области физики и динамики ее развития, системы методологических принципов и методических приемов физического исследования (ПК-1);

способность демонстрировать углубленные знания в избранной конкретной области физики (ПК-2).

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:



Знать: систему уравнений Максвелла в дифференциальном и интегральном видах, постулаты теории относительности и следствия из них.

Уметь: решать уравнения Максвелла для различных частных случаев, описывать и качественно объяснять механизм распространения электромагнитных волн в среде.

Владетьматематическим аппаратом электродинамики и специальной теории относительности.

  1. Общая трудоемкость дисциплины.

72 академических часа

  1. Формы контроля.

Промежуточная аттестация –экзамен (6 семестр).

  1. Составитель: доцент Понежев М. Х.


3.3.Распространение электромагнитных волн

1. Место дисциплины в структуре основной образовательной программы (ООП)

Дисциплина относится к вариативной части (дисциплины по выбору) профессионального цикла Б.2 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилям: Радиотехнические средства передачи, приема и обработки сигналов, Аудиовизуальная техника, Бытовая радиоэлектронная аппаратура, Радиоэлектронные системы, Радиофизика направления 210400 Радиотехника. Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: Математика, Физика, Численные методы, Электродинамика, Информационные технологии. Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы и изучении дисциплин «Устройства СВЧ и антенны», а также программы магистерской подготовки по направлению «Радиотехника».



2. Место дисциплины в модульной структуре ООП

Дисциплина «Распространение электромагнитных волн» является самостоятельным модулем.



3. Цель изучения дисциплины.

Целью дисциплины является изучение условий распространения электромагнитных волн в различных средах. По завершении освоения данной дисциплины студент способен и готов: использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического исследования (ОК-10) осуществлять сбор и анализ научно-технической информации, обобщать отечественный и зарубежный опыт в области радиотехники. (ПК-18) выполнять математическое моделирование процессов распространения электромагнитных волн в различных средах, в том числе с использованием стандартных пакетов прикладных программ. (ПК-19). Задачами дисциплины являются познакомить обучающихся с особенностями распространения электромагнитных волн в различных средах, познакомить обучающихся с основными методами расчета отражения и прохождения полей; научить применять методы расчета для типичных практических ситуаций.



4. Структура дисциплины.

Состав дисциплины соответствует основному учебнику:

Яковлев О.И., Якубов В.П., Урядов В.П., Павельев А.Г. Распространение радиоволн: Учебник/ Под.ред. О.И.Яковлева. – М.:ЛЕНАНД, 2009. – 496 с.

Изучаются следующие разделы:



1. Распространение электромагнитных волн в радиотехнике и радиофизике. Радиоволны и их применение. Распространение электромагнитных волн в природных средах.

2. Общие свойства радиоволн. Плоские волны в однородной среде. Интегральные уравнения, зоны Френеля. Область пространства, существенная для процесса распространения радиоволн. Область существенная при преломлении. Лучевое приближение и метод геометрической оптики. Лемма Лоренца и теорема взаимности.

3. Основы электродинамики сред с пространственной и временной дисперсией. Уравнения электромагнитного поля в среде и граничный условия. Тензор комплексной проводимости и диэлектрической проницаемости. Свойства плоских волн в изотропной и анизотропной средах (поляризация, показатель преломления, нормальные волны).

4. Распространение дециметровых и сантиметровых радиоволн через атмосферу и ионосферу. Коэффициент преломления и рефракция радиоволн. Запаздывание радиоволн в атмосфере и ионосфере. Влияние атмосферы и ионосферы на частоту радиоволн. Принципы мониторинга атмосферы с помощью сигналов космических аппаратов. Радиозатменный метод исследований атмосферы.

5. Распространение электромагнитных волн над плоской границей раздела сред. Приближенные граничные условия Леонтовича. Распространение метровых и дециметровых радиоволн при высокоподнятых антеннах. Распространение коротких средних и длинных радиоволн при расположении антенн у границы раздела сред.

6. Дифракция радиоволн на сферической поверхности Земли. Закономерности дифракции радиоволн. Теория дифракция радиоволн на поверхности Земли.

7. Загоризонтное распространение ультракоротких радиоволн. Распространение электромагнитных волн в тропосферном волноводе. Дальнее тропосферное и ионосферное распространение метровых радиоволн.

8. Распространение коротких радиоволн в ионосфере. Характеристики ионосферной плазмы. Показатель преломления Эпплтона. Закономерности ионосферного распространения КВ. Методы мониторинга ионосферы. Нелинейные эффекты распространения радиоволн при воздействии на ионосферу мощным контролируемым излучением.

9. Распространение средних и длинных радиоволн. Особенности распространения средних радиоволн. Нелинейные эффекты при распространении средних волн в ионосфере. Распространение длинных радиоволн в волноводе "поверхность–ионосфера".

10. Распространение электромагнитных волн в случайно-неоднородных средах. Статистические характеристики неоднородностей коэффициента преломления. Флуктуации амплитуды, фазы и частоты. Корреляционные функции флуктуаций характеристик распространения радиоволн.

11. Распространение электромагнитных волн через поглощающие среды. Поглощение радиоволн в однородных средах. Распространение электромагнитных волн в воде, грунтах, лесу. Поглощение миллиметровых волн в атмосфере Земли.

12. Отражение и рассеяние радиоволн поверхностями. Общие соотношения. Отражение радиоволн от сферической поверхности. Рассеяние радиоволн неровной поверхностью. Методы исследования поверхностей.

5. Основные образовательные технологии

Лекционные занятия проводятся в традиционной форме и в форме проблемных лекций (с постановкой в начале занятия какой-либо проблемы с дальнейшим изложением различных путей ее решения). Практические занятия – проводятся в традиционной форме. Самостоятельная работа включает: подготовку к лекционным занятиям, контрольным работам, выполнение домашних заданий, подготовку к зачету

6. Требования к результатам освоения дисциплины.

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:



Знать:

- основные уравнения электромагнитного поля, в том числе граничные условия, основные эффекты, возникающие при распространении волн в в различных средах (ОК-10, ПК-19); источники научно-технической информации (журналы, сайты Интернет) по распространению радиоволн в различных средах и параметрам сред (ПК-18)



Уметь: осуществлять поиск и анализировать научно-техническую информацию по распространению радиоволн в различных средах и параметрам сред (ПК-18). Владеть навыками дискуссии по профессиональной тематике (ОК-12); терминологией в области распространения электромагнитных волн в различных средах (ОК-2); навыками поиска информации по вопросам (ПК-6); типовыми решениями при распространении волн в слоистых средах

7. Общая трудоемкость дисциплины

8. Форма контроля.

Для текущего контроля успеваемости используются контрольные работы, домашние задания, индивидуальные расчетные задания.

Промежуточная аттестация – экзамен/зачет (6 семестр)

9. Составитель

д.ф.-м.н., профессор С.Ш. Рехвиашвили





Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   5   6   7   8   9   10   11   12   ...   15


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница