Министерство образования и науки Российской Федерации

Муромский институт (филиал)

федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования

 «Владимирский государственный университет

имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»

(МИ ВлГУ)

 

Кафедра  УКТС 

 

 

 

«   22   »       05       2018 г.

 

 

 

 

Рабочая программа ДИСЦИПЛИНЫ

 

     Физико-математические основы теории излучения     

 




Направление подготовки

12.03.01 Приборостроение

Профиль подготовки

"Приборы и системы"

Квалификация (степень)выпускника

Бакалавр









          

Семестр

Трудоем-кость,

час. / зач. ед.

Лек-ции,

час.

 

Практи-ческие занятия,

час.

Лабора-торные работы,

час.

Консуль-тация,

час.

Конт-роль,

час.

Всего (контак-тная работа),

час.

СРС,

час.

Форма

промежу-точного контр.

(экз., зач., зач. с оц.)

4

72 / 2  

18  

 

16  

1,8  

0,25  

36,05  

35,95  

Зач.  

Итого

72 / 2  

18  

 

16  

1,8  

0,25  

36,05  

35,95  

 

 

Муром, 2018 г.


1. Цель освоения дисциплины

Цель дисциплины: получение студентами фундаментальных понятий, навыков, знаний моделей, формальных методов теории излучения физических полей.

Задача курса – сформировать систему знаний по теории излучения физических полей, научить студентов выбирать математический аппарат, адекватный решаемой задаче, и показать как данный аппарат работает при решении конкретных научных и технических задач в области исследования физических полей.

2. Место дисциплины в структуре ОПОП ВО (Цикл (Б1.В.10))

Курс “Физико-математические основы теории излучения” основывается на знаниях, полученных студентами в ходе изучения дисциплин “Математика”, “Физика”, "Физические основы получения информации" и вводит студентов в круг новых понятий и терминов, глубокое понимание и усвоение которых необходимо для изучения последующих специальных дисциплин. На дисциплине «Физико-математические основы теории излучения» базируется изучение многих специальных дисциплин. Так курс «Теория физических полей» является ее логическим продолжением, а также знания, полученные в ходе изучения данной дисциплины, используются в курсах, изучающих методы диагностики и принципы построения приборов контроля, таких как «Методы технической диагностики», “Физические методы контроля” и другие.

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ОПК-1 способность представлять адекватную современному уровню знаний научную картину мира на основе знания основных положений, законов и методов естественных наук и математики.

 

В результате освоения дисциплины обучающийся должен демонстрировать следующие результаты образования:

1) Знать:

основные законы, физические явления и эффекты, связанные с распространением волн и полей (ОПК-1).

2) Уметь:

использовать физико-математические законы теории излучения волн при решении инженерных задач (ОПК-1).

3) Владеть:

методами математического описания физических явлений и процессов, определяющих принципы работы различных измерительных систем (ОПК-1).

 


4. Структура и содержание дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетных единицы, 72 часа.

 

4.1. Форма обучения: очная

Уровень базового образования: среднее общее.

Срок обучения 4г.

 

4.1.1. Структура дисциплины


 

Раздел (тема)

дисциплины

 

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость

(в часах)

 

Форма  текущего контроля успеваемости (по неделям семестра), форма промежуточной аттестации

  (по семестрам)

 

п\п

Семестр

Лекции

Семинары

Практические занятия

Лабораторные работы

Контрольные работы

СРС

КП / КР

Консультация

Контроль

1

Основные уравнения электромагнитного поля

4

4

18

тестирование

2

Граничные условия

4

2

0

тестирование

3

Волновые уравнения. Электродинамические потенциалы

4

2

0

тестирование

4

Излучение электромагнитных волн

4

2

16

0

отчет, тестирование

5

Плоские электромагнитные волны в однородной изотропной среде

4

2

15

тестирование

6

Волновые явления на границе раздела двух сред

4

6

2,95

тестирование

Всего за  семестр

72

18

16

35,95

1,8

0,25

Зач.

Итого   

72

18

16

35,95

1,8

0,25

 

4.1.2. Содержание дисциплины

4.1.2.1. Перечень лекций

Семестр 4

Раздел 1. Основные уравнения электромагнитного поля

Лекция 1.

Электромагнитное поле и параметры среды. Векторы электромагнитного поля. Классификация сред. Графическое изображение полей. Поток и дивергенция поля. Циркуляция и ротор поля. Потенциальные и вихревые поля (2 часа).

Лекция 2.

Уравнения Максвелла. Полная система уравнений электромагнитного поля в дифференциальной и интегральной форме. Уравнение непрерывности. Закон сохранения заряда. Материальные уравнения. Проводники и диэлектрики в свете уравнений Максвелла (2 часа).

Раздел 2. Граничные условия

Лекция 3.

Граничные условия для нормальных компонент электромагнитного поля. Граничные условия для тангенциальных компонент электромагнитного поля. Граничные условия на поверхности идеального проводника (2 часа).

Раздел 3. Волновые уравнения. Электродинамические потенциалы

Лекция 4.

Однородные и неоднородные волновые уравнения. Векторный и скалярный потенциалы. Вектор Герца. Электродинамические потенциалы (2 часа).

Раздел 4. Излучение электромагнитных волн

Лекция 5.

Элементарный электрический излучатель. Поле элементарного электрического излучателя. Диаграмма направленности элементарного электрического излучателя.Принцип перестановочной двойственности уравнений Максвелла. Элементарный магнитный излучатель, структура его поля, физические реализации (2 часа).

Раздел 5. Плоские электромагнитные волны в однородной изотропной среде

Лекция 6.

Плоские волны. Эквипотенциальные поверхности и поверхности равной фазы. Скорость волны. Бегущие и стоячие плоские волны. Плоские волны, распространяющиеся в произвольном направлении. Волновой фронт, волновой вектор (2 часа).

Раздел 6. Волновые явления на границе раздела двух сред

Лекция 7.

Дисперсионное уравнение. Фазовая скорость в диспергирующих и недиспергирующих средах, причины дисперсии. Групповая скорость ее физический смысл. Распространение узкополосного сигнала. Искажение волнового пакета по мере распространения (2 часа).

Лекция 8.

Отражение и преломление электромагнитных волн на границе раздела двух сред. Коэффициент отражения и преломления. Полное внутреннее отражение и преломление электромагнитных волн (2 часа).

Лекция 9.

Отражение электромагнитных волн от слоя и системы слоев (2 часа).

 

4.1.2.2. Перечень практических занятий

Не планируется.

 

4.1.2.3. Перечень лабораторных работ

Семестр 4

Раздел 1. Излучение электромагнитных волн

Лабораторная 1.

Исследование явления дисперсии при распространении электромагнитных волн (4 часа).

Лабораторная 2.

Исследование простейших типов волн (4 часа).

Лабораторная 3.

Исследование явления дифракции при распространении электромагнитных волн (4 часа).

Лабораторная 4.

Исследование излучения электромагнитных волн на примере линейного вибратора (4 часа).

 

Методические указания к лабораторным работам приведены в https://www.mivlgu.ru/iop/mod/folder/view.php?id=16132

 

4.1.2.4. Перечень учебно-методического обеспечения для самостоятельной работы

Методические указания для самостоятельной работы размещены на информационно-образовательном портале института по ссылке https://www.mivlgu.ru/iop/course/view.php?id=5058.

Для самостоятельной работы также используются издания из списка приведенной ниже основной и дополнительной литературы.

Перечень тем, вынесенных на самостоятельное изучение:

1. Закон Джоуля–Ленца. Баланс энергии электромагнитного поля.

2. Скорость распространения электромагнитной энергии. Уравнение баланса энергии для средней за период мощности монохромного поля. Комплексная мощность в уравнении полного внутреннего отражения.

3. Критические углы. Отражение упругих волн от свободной поверхности твердой среды. Углы обмена поляризации.

4. Отражение и прохождение плоской волны через слой и систему плоских слоев. Просветляющие и звукоизолирующие слоистые системы.

5. Отражение и преломление электромагнитных волн на границе раздела двух сред. Коэффициент отражения и преломления.

6. Полное внутреннее отражение и преломление электромагнитных волн.

7. Падение электромагнитной волны на проводящую среду. Приближенное граничное условие (условие Леонтовича).

 

4.1.2.5. Перечень тем контрольных работ, рефератов, ТР, РГР, РПР

Не планируется.

 

4.1.2.6. Примерный перечень тем курсовых работ (проектов)

Не планируется.

 

 

5. Образовательные технологии

В процессе изучения дисциплины применяется контактная технология преподавания (за исключением самостоятельно изучаемых студентами вопросов). При проведении занятий применяется имитационный или симуляционный подход, когда преподавателем разбирается на конкретном примере проблемная ситуация, все шаги решения задачи студентам демонстрируются при помощи мультимедийной техники. Затем студенты самостоятельно решают аналогичные задания. Так же при проведении занятий применяется частично-поисковый метод: студенты осуществляют поиск решения поставленной проблемы (задачи). При этом, постановочные задачи опираются на уже имеющиеся у студентов знания и умения, полученные в предшествующих темах.

 

6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов.

Фонды оценочных средств приведены в приложении.

 

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины Физико-математические основы теории излучения

7.1. Основная учебно-методическая литература по дисциплине

1. Техническая электродинамика. Антенны, распространение радиоволн [Электронный ресурс]: учебно-методическое пособие/ Ю.О. Филомонова [и др.].— Электрон. текстовые данные.— Новосибирск: Новосибирский государственный технический университет, 2016.— 51 c. - http://www.iprbookshop.ru/91558.html

2. Техническая электродинамика [Электронный ресурс]: учебное пособие/ Б.И. Иванов [и др.].— Электрон. текстовые данные.— Новосибирск: Новосибирский государственный технический университет, 2018. - http://www.iprbookshop.ru/91456.html

 

7.2. Дополнительная учебно-методическая литература по дисциплине

1. Еськин В.А. Электромагнитные волны в замагниченных плазменных волноводах: Учебное пособие. - Нижний Новгород: Нижегородский госуниверситет, 2012. - 108 с. - http://window.edu.ru/resource/414/79414

2. Методическая разработка к лабораторному практикуму по курсу "Электромагнитные поля и волны". Часть I / Сост.: Ружников В.А., Скачков Д.В.; Поволжский гос. ун-т телекоммуникаций и информатики; кафедра электродинамики и антенн. - Самара, 2011. - - http://window.edu.ru/resource/900/76900

 

7.3. Перечень информационных технологий, используемых при осуществлении образовательного процесса по дисциплине, включая перечень программного обеспечения и информационных справочных систем

В образовательном процессе используются информационные технологии, реализованные на основе информационно-образовательного портала института (www.mivlgu.ru/iop), и инфокоммуникационной сети института:

- предоставление учебно-методических материалов в электроном виде;

- взаимодействие участников образовательного процесса через локальную сеть института и Интернет;

- предоставление сведений о результатах учебной деятельности в электронном личном кабинете обучающегося.

Информационные справочные системы:

Информационно-образовательный портал МИВлГУ http://www.mivlgu.ru/iop/

Информационно-справочная социальная сеть электроников www.umup.ru/

Радиотехника и электроника для разработчиков и радиолюбителей http://radiotract.ru/link_sprav.html

Радиотехнические системы http://rateli.ru/

Программы по электронике http://creatiff.realax.ru/?cat=programs&page=progrm1

Единое окно доступа к информационным ресурсам (http://window.edu.ru)

Портал для радиолюбителей http://www.radioman-portal.ru/shems.shtml

Национальный Открытый Университет "Интуит" http://www.intuit.ru/

Проектирование РЭС https://www.altera.com/support/support-resources.html

Портал для радиолюбителей http://www.radioman-portal.ru/shems.shtml

База данных технической документации на зарубежные микросхемы http://www.alldatasheet.com

Информационно-справочная система по радиокомпонентам http://www.radiolibrary.ru/

Роспатент - http://fips.ru

Программное обеспечение:

Лаборатория СВЧ устройств и дистанционных методов получения информации

- Microsoft Windows 7 (подписка DreamSpark Premium Electronic Software Delivery (3 year) Renewal,

договор №453 от 16.12.2014 года);

- Kaspersky Endpoint Security для бизнеса – Стандартный Russian Edition (Договор №436 от 11.11.2014

года);

- Пакет программ: Open Office (freeware).

 

7.4. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», необходимых для освоения дисциплины

iprbookshop.ru

window.edu.ru

 

8. Описание материально-технической базы, необходимой для осуществления образовательного процесса по дисциплине

Лекционная:

- проектор Acer;

- экран настенный;

Лаборатория СВЧ устройств и дистанционных методов получения информации

- Блок измерительный П5-34;

- Генератор импульсный Г5-63;

- Индикатор КСВН и ослабления Я2р-67 - 2шт.;

- Генератор сигналов ВЧ Г4-83;

- Осциллограф С1-64;

- Генератор сигналов специальной формы Г6-27;

- Генератор качающей частоты 44;

- Макет РЛС;

- Частотомер резонансный Ч2-33;

- Ноутбук Asus k52J Core i3 2,27 GHz.

 

9. Методические указания по освоению дисциплины

Для успешного освоения теоретического материала обучающийся: знакомится со списком рекомендуемой основной и дополнительной литературы; уточняет у преподавателя, каким дополнительным пособиям следует отдать предпочтение; ведет конспект лекций и прорабатывает лекционный материал, пользуясь как конспектом, так и учебными пособиями.

До выполнения лабораторных работ обучающийся изучает соответствующий раздел теории. Перед занятием студент знакомится с описанием заданий для выполнения работы, внимательно изучает содержание и порядок проведения лабораторной работы. Лабораторная работа проводятся в компьютерном классе. Обучающиеся выполняют индивидуальную задачу компьютерного моделирования в соответствии с заданием на лабораторную работу. Полученные результаты исследований сводятся в отчет и защищаются по традиционной методике в классе на следующем лабораторном занятии. Необходимый теоретический материал, индивидуальное задание, шаги выполнения лабораторной работы и требование к отчету приведены в методических указаниях, размещенных на информационно-образовательном портале института.

Самостоятельная работа оказывает важное влияние на формирование личности будущего специалиста, она планируется обучающимся самостоятельно. Каждый обучающийся самостоятельно определяет режим своей работы и меру труда, затрачиваемого на овладение учебным содержанием дисциплины. Он выполняет внеаудиторную работу и изучение разделов, выносимых на самостоятельную работу, по личному индивидуальному плану, в зависимости от его подготовки, времени и других условий.

Форма заключительного контроля при промежуточной аттестации – зачет. Для проведения промежуточной аттестации по дисциплине разработаны фонд оценочных средств и балльно-рейтинговая система оценки учебной деятельности студентов. Оценка по дисциплине выставляется в информационной системе и носит интегрированный характер, учитывающий результаты оценивания участия студентов в аудиторных занятиях, качества и своевременности выполнения заданий в ходе изучения дисциплины и промежуточной аттестации.

 


лист_утверждения


РЕЦЕНЗИЯ

на  рабочую программу дисциплины

«Физико-математические основы теории излучения»

по направлению подготовки 12.03.01 Приборостроение

 

Рабочая программа дисциплины «Физико-математические основы теории излучения» составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта по направлению подготовки 12.03.01 Приборостроение.

На изучение данного курса по учебному плану отводится 72 час. (2 ЗЕТ). Формой итогового контроля изучения дисциплины является зачет .

Цель дисциплины: получение студентами фундаментальных понятий, навыков, знаний моделей, формальных методов теории излучения физических полей.

Задача курса – сформировать систему знаний по теории излучения физических полей, научить студентов выбирать математический аппарат, адекватный решаемой задаче, и показать как данный аппарат работает при решении конкретных научных и технических задач в области исследования физических полей.

Содержание занятий соответствуют требованиям образовательного стандарта. Имеется перечень вопросов для самостоятельной работы студентов, способствующий более глубокому изучению дисциплины.

Освоение дисциплины позволит студентам приобрести теоретические и практические знания, необходимые при решении задач в будущей практической деятельности.

Предлагаемые фонды оценочных средств для выявления уровня знаний и умений обучаемых полностью охватывает содержание курса и соответствуют ФГОС.

Перечень учебно-методической литературы достаточен для изучения дисциплины. Имеются ссылки на электронно-библиотечные системы.

Рабочая программа дисциплины «Физико-математические основы теории излучения» рекомендуется для использования в учебном процессе по направлению подготовки 12.03.01 Приборостроение.

 

22.05.2018 г.