Українська державна академія залізничного транспорту

Факультет «АТЗ»

ЗМІСТ ДИСЦИПЛИНИ

Напрям 0924 «Телекомунікації» для спеціальності: 092401 «Телекомунікаційні системи та мережі»

ОПИС ПРЕДМЕТА НАВЧАЛЬНОГО КУРСУ

Кількість кредитів, відповідних ЕСТS – 9

Залікових кредитів – 2

Модулів – 4

Змістових модулів – 11

Загальна кількість годин – 324

Тижневих годин – 5

Таблиця 1 – Термін вивчення дисципліни

Таблиця 2 – Види занять з дисципліни

Модуль 1. Фізичні основи класичної механіки.

Змістовий модуль 1. Фізичні основи класичної механіки.

Тема 1.1.1. Предмет фізики. Кінематика поступального руху.

Вступ. Система одиниць SI. Система відліку. Траєкторія, шлях, переміщення матеріальної точки. Швидкість. Прискорення та його складові. Кутова швидкість та кутове прискорення. Рівномірний та рівно змінний рух.

Тема 1.1.2. Динаміка матеріальної точки.

Перший закон Ньютона. Маса та імпульс матеріальної точки. Другий закон Ньютона. Сила та імпульс сили. Третій закон Ньютона.

Тема 1.1.3. Закони збереження в механіці.

Механічна система. Закон збереження імпульсу. Центр мас системи. Енергія, робота, потужність. Кінетична та потенціальна енергія, як складові механічної енергії. Робота і енергія. Потужність. Закон збереження енергії. Удар абсолютно пружний і не пружних тіл.

Тема 1.1.4. Динаміка обертального руху твердого тіла.

Момент інерції матеріальної точки та твердого тіла. Моменти інерції симетричних тіл правильної  форми. Робота та кінетична енергія обертальному русі. Рівняння динаміки обертального руху твердого тіла. Момент імпульсу та закон його збереження.

Модуль 2. електростатика і постійний струм. Електромагнетизм.

Змістовий модуль 2. Електростатика.

Тема 2.2.1. Електричний заряд. Електростатичне поле.

Закон збереження електричного заряду. Закон Кулона. Електростатичне поле та його напруженість. Принцип суперпозиції електростатичних полів. Поле диполя. Теорема Гауса для електростатичного поля в вакуумі та її використання. Робота та потенціал електростатичного поля. Напруженість, як градієнт потенціалу. Еквіпотенціальні поверхні.

Тема 2.2.2. Електричне поле в речовині.

Типи діелектриків. Поляризація діелектриків. Поляризованість. Напруженість поля в діелектрику. Електричне зміщення. Провідники в електричному полі. Електроємність віддаленого провідника. Конденсатори. Енергія електричного поля.

Змістовий модуль 3. Постійний струм.

Тема 2.3.1. постійний електричний струм.

Електричний струм. Сила та густина струму. Сторонні сили. Електрорушійна сила та напруга. Закон Ома. Опір провідника. Закони постійного струму. Закон Ома для неоднорідної ділянки кола. Правила Кірхгофа. Електричний струм в металах.

Змістовий модуль 4. Електромагнетизм.

Тема 2.4.1. Магнітне поле та його характеристики.

Закон Біо-Савара-Лапласа і використання його для розрахунку магнітного поля провідників зі струмом. Закон Ампера. Сила Лоренца. Циркуляції вектора  для магнітного поля в вакуумі. Потік вектора . Теорема Гауса. Робота по переміщенню провідника та контуру зі струмом в магнітному полі.

Тема 2.4.2. Магнітні властивості речовини.

Магнітні моменти електронів та атомів. Діа – парамагнетизм. Намагніченість. Магнітне поле в речовині. Феромагнетики та їх властивості. Природа феромагнетизму.

Змістовий модуль 5. Електромагнітна індукція.

Явище електромагнітної індукції. Закон Фарадея-Ленца. Індуктивність контуру. Самоіндукція. Струми при розмиканні і замиканні електричного кола з індуктивністю. Взаємоіндукція. Енергія магнітного поля.

Модуль 3. Коливання. Хвилі. Хвильова оптика.

Змістовий модуль 6. Механічні і електромагнітні коливання.

Тема 3.6.1.Гармонічні коливання.

Кінематика та динаміка гармонічних коливань. Гармонічний осцилятор. Пружинний, фізичний та математичний маятники. Вільні гармонічні коливання в електричному коливальному контурі. Складання коливань.

Тема 3.6.2. Згасаючі та вимушені коливання.

Диференціальне рівняння вільних згасаючих коливань та його розв’язок. Диференціальне рівняння вимушених коливань та його розв’язок. Амплітуда та фаза вимушених коливань. Резонанс. Змінний струм. Потужність, що виділяється в колі змінного струму.

Змістовий модуль 7. Пружні та електромагнітні хвилі. Хвильова оптика.

Тема 3.7.1. Пружні хвилі.

Хвильові процеси. Повздовжні та поперечні хвилі. Рівняння біжучої хвилі. Фазова швидкість. Хвильове рівняння. Групова швидкість. інтерференція хвиль. Стоячі хвилі.

Тема 3.7.2. Електромагнітні хвилі.

Експериментальне одержання електромагнітних хвиль. Рівняння електромагнітних хвиль. Енергія електромагнітних хвиль. Використання електромагнітних хвиль.

Тема 3.7.3. Елементи хвильової оптики.

Інтерференція світла. Використання інтерференції. Дифракція світла. Дифракція решітки. Голографія. Дисперсія світла. Використання призми для розкладання світла в спектр. Поляризація світла.

Модуль 4. квантова оптика. Елементи квантової фізики атомів. Елементи зонної теорії провідності твердих тіл. Елементи фізики атомного ядра.

Змістовий модуль 8. Квантова оптика.

Тема 4.8.1. Квантова природа випромінювання.

Теплове випромінювання та його характеристики. Закон Кірхгофа. Закони Стефана – Больцмана та зміщення Віна. Формула Релея – Джинса і Планка. Оптичні пірометри.

Тема 4.8.2. Фотоефект. Тиск світла. Ефект Компотна.

Види фотоелектричного ефекту. Закони зовнішнього фотоефекту. Рівняння Ейнштейна для зовнішнього фотоефекту. Маса та імпульс фотона. Тиск світла. Ефект Компотна.

Змістовий модуль 9. Елементи квантової фізики атомів.

Тема 4.9.1. Атом водню.

Моделі атома Томсона і Резерфорда. Лінійчатий спектр атома водню. Постулати Бора. Спектр атома водню за Бором.

Тема 4.9.2. Елементи квантової механіки.

Корпускулярно-хвильовий дуалізм властивостей речовини. Хвилі де Бройля та їх властивості. Співвідношення невизначеностей. Хвильова функція. Рівняння Шредінгера. Квантові числа.

Тема 4.9.2. Елементи сучасної фізики атомів і молекул.

Атом водню в квантовій механіці. Спін електрона спінове квантове число. Принцип Паулі. Розподіл електронів в атомі за станами. Періодична система елементів Менделєєва. 

Змістовий модуль 10. Елементи фізики твердого тіла.

Тема 4.10.1. Зонна теорія тіл.

Поняття про зонну теорію твердих тіл. Метали діелектрики та напівпровідники за зонною теорією. Власна провідність напівпровідників. Домішкова провідність напівпровідників. Фотопровідність напівпровідників.

Тема 4.10.2. Контактні явища.

Контакт двох металів за зонною теорією. Випромінення струму на контакті метал-напівпровідник. Контакт електронного і діркового напівпровідників (- перехід). Напівпровідникові діоди та тріоди.(транзистори).Інтегральні мікросхеми. Сучасна мікроелектроніка.

Змістовий модуль 11. Елементи фізики атомного ядра.

Тема 4.11.1.Будова ядер. Радіоактивність.

Заряд, розмір і склад атомного ядра. Масове та зарядове числа. Енергія зв’язку і маса ядер. Ядерні сили. Радіоактивне випромінювання та його види. Закон радіоактивного розпаду.

Тема 4.11.2. Ядерні реакції.

Ядерні реакції та їх основні типи. Ядерні реакції під дією нейтронів. Реакція поділу ядер. Ланцюгова реакція поділу. Поняття про ядерну енергетику. Реакція синтезу атомних ядер. Проблема керованих термоядерних реакції.