Fizika 2 - Villamosmérnöki alapszak

A Fizipedia wikiből

Tárgy adatok (2020. őszi félév - vizsgakurzus)

  • Félévközi számonkérések: nincsenek
Nagy zh:
PótNagy zh:
PótKis zh:
PótpótNagy vagy PótPótKis zh:
  • Félév végi jegy: írásbeli vizsga
  • A vizsga menete:

A 8.00 órai kezdés azt jelenti, hogy a vizsgalap a padon van és hozzá lehet kezdeni a kidolgozáshoz.

A vizsgaterembe legkésőbb 7.55-kor lehet belépni. Belépéskor a mobiltelefonokat és egyéb kommunikáló eszközöket a táskába, kabátba kell betenni. A táskát, kabátot a fogasokra, illetve a padsorok végében a falhoz kell elhelyezni. Ezt követően az ülésrendnek megfelelően mielőbb le kell ülni. A belépéssel egyidőben megkezdődik a vizsga, tehát nem lehet írott dolgokat lapozgatni, egymással beszélgetni, és egyáltalán bármivel a vizsgakezdést akadályozni. A dolgozatokat 8 óra előtt egy-két perccel elkezdjük kiosztani, azért, hogy a dolgozatírás 8 órakor megkezdődhessen és 10 órakor befejeződhessen.

A vizsga során íróeszközöket használhatnak, és személyi azonosítóval igazolják magukat.


A tantárgy célkitűzése

A Fizika tantárgy célja a mérnökképzésben kettős. Egyrészt meg kell ismertetni a hallgatóságot azokkal a fizikai törvényekkel és összefüggésekkel, amelyek a konkrét műszaki problémák megoldásának az elvi hátterét adják. Másrészt ezek a törvények (és elvek) általánosságuknál fogva maghatározzák az adott kor modern természettudományos világképét is, így ennek kialakítása ugyancsak fontos feladat a mérnökképzés folyamatában. Mindez alapvetően hozzájárul a műszaki értelmiség társadalmi hitelének és tudományos presztízsének megalapozásához.

A Fizika 2 a "Hudson-Nelson: Útban a modern fizikához" tankönyv fejezeteit követi.

A tantárgy keretében tárgyalt elektrodinamika, speciális relativitás és kvantummechanika csak az általános ismeretek közlésére szorítkozik. Itt elsősorban az axiomatikus felépítést és annak tapasztalati megalapozását kell megtanítani. A jelenségcentrikus képzést valamennyi előadásnál 10-15 perc tárgyhoz tartozó példafeladat bemutatása, video vagy demonstráció segíti.

A tantárgy részletes tematikája

1. előadás
KÍSÉRLETEK: Kísérletek elektroszkóppal. Dörzsöléses elektromosság. Elektromos megosztás. Töltések elhelyezkedése szigetelőkön és vezetőkön. Csúcshatás. Van de Graaff generátor. Elektromos mező kimutatása ricinusolajban lévő grízszemekkel. Coulomb mérleg.
AZ ELŐADÁS ANYAGA
A COULOMB TÖRVÉNY ÉS AZ ELEKTROMOS ERŐTÉR: Elektrosztatikus erők. Vezetők és szigetelők. A Coulomb törvény. Az elektromos erőtér. Az elektromos dipólus. Folytonos töltéseloszlások által létrehozott elektromos erőterek.
Hudson-Nelson: pp. 567-589


2. előadás
AZ ELŐADÁS ANYAGA
GAUSS TÖRVÉNYE: Az elektromos fluxus. A Gauss törvény. A Gauss törvény és az elektromos vezetők.
AZ ELEKTROMOS POTENCIÁL: Az elektromos potenciál. A potenciál gradiense. Ekvipotenciális felületek.
Hudson-Nelson: pp. 595-609; 613-631


3. előadás
KÍSÉRLETEK: Töltött kondenzátor energiája. Erőhatások dielektrikumokban. Leideni palack.
AZ ELŐADÁS ANYAGA
KONDENZÁTOR ÉS AZ ELEKTROMOS ERŐTÉR ENERGIÁJA: A kapacitás fogalma. Kondenzátorok kapcsolása. Dielektrikumok. A kondenzátor energiája. Az elektromos erőtér energiája.
Hudson-Nelson: pp. 635-650


4. előadás
KÍSÉRLETEK: Kondenzátor feltöltése és kisütése.
AZ ELŐADÁS ANYAGA
AZ ELEKTROMOS ÁRAM ÉS AZ ELLENÁLLÁS: Az elektromotoros erő. Az elektromos áramsűrűség és az elektromos áram. Az elektromos vezetőképesség és ellenállás. Az Ohm törvény differenciális alakban. A Joule törvény. Az RC-körök (kondenzátor feltöltése és kisütése).
Hudson-Nelson: pp. 655-669


5. előadás
KÍSÉRLETEK: Mágneses erővonalak kimutatása vasreszelékkel. Oersted kísérlet. Mágneses térben lévő áramjárta keretre ható erők. Párhuzamos vezetők mágneses kölcsönhatása. Faraday motor.
AZ ELŐADÁS ANYAGA
A MÁGNESES ERŐTÉR: A mágneses erőtér. Töltött részecskék mozgása mágneses erőtérben. A Lorentz-erő. A mágneses térben levő áramvezetőre ható erő. Áramjárta keretre ható erők, a mágneses dipólus fogalma.
Hudson-Nelson: pp. 705-726


6. előadás
AZ ELŐADÁS ANYAGA
A MÁGNESES ERŐTÉR FORRÁSA: A Biot-Savart törvény. Az Ampere törvény.
Hudson-Nelson: pp. 733-744


7. előadás
KÍSÉRLETEK: Cseppfolyós nitrogén diamágnessége, cseppfolyós oxigén paramágnessége. Mágneses hiszterézis. Ferromágneses domének bemutatása.
AZ ELŐADÁS ANYAGA
AZ ANYAG MÁGNESES TULAJDONSÁGAI: Az anyagok mágneses tulajdonságai. A mágneses térerősség és a mágneses indukcióvektor. A mágneses hiszterézis.:
Hudson-Nelson: pp. 775-784


8. előadás
KÍSÉRLETEK: Faraday-féle törvény bemutatása, nyugalmi és mozgási indukció. Lenz törvény szemléltetése lengő gyűrűvel, fémcsőben mozgó mágnessel- Transzformátorok. Zenélő teáskanna. Elektromos jelek átvitele indukciós csatolással.
AZ ELŐADÁS ANYAGA
A FARADAY TÖRVÉNY ÉS AZ INDUKTIVITÁS: A Faraday törvény. A mágneses fluxus. A Lenz törvény. Az örvényáramok. Az önindukció. A kölcsönös indukció. Transzformátorok. Az önindukciós tekercs energiája. RL áramkörök (tekercs bekapcsolása és kikapcsolása).
Hudson-Nelson: pp. 749-769


9. előadás
KÍSÉRLETEK:Állóhullámok Lecher drótpáron. Dipólus antenna sugárzása. Mikrohullámú optika. Kísérletek mikrohullámú sütővel.
AZ ELŐADÁS ANYAGA
ELEKTROMÁGNESES HULLÁMOK: Az eltolási áram. A Maxwell-egyenletek rendszere. Az elektromágneses hullámok, hullámegyenlet, polarizáció.
Hudson-Nelson: pp. 819-831


10. előadás
AZ ELŐADÁS ANYAGA
ELEKTROMÁGNESES HULLÁMOK: Elektromágneses hullámok keltése. Elektromágneses hullámok energiája és impulzusa.
Hudson-Nelson: pp. 832-842


11. előadás
KÍSÉRLETEK: Interferencia laser fénnyel. Michelson interferométer bemutatása. Newton gyűrűk. Diffrakció bemutatása optikai padon.
AZ ELŐADÁS ANYAGA
Elektromágneses hullámok terjedése: Huygens-Fresnel elv. Diffrakció. Elhajlás résen. Elhajlás rácson. Röntgen-diffrakció.
Hudson-Nelson: pp. 907-920; 929-948


12. előadás
KÍSÉRLETEK: Franck-Hertz kísérlet (az atomi energiaszintek kimutatása). Fényelektromos jelenség. Fényspektrum analizálás különböző fényforrások esetén. Interferencia létrehozása elektronokkal.
AZ ELŐADÁS ANYAGA
Bevezetés a modern fizikába – a kvantumos jelenségek kísérleti előzményei. Hőmérsékleti sugárzás. A feketetest-sugárzás spektruma. A feketetest sugárzás különböző értelmezései. Planck elmélet. Fényelektromos hatás. Compton-effektus. Az elektromágneses sugárzás „kettős természete”. Részecskék hullámtermészete. Atommodellek. Korrespondencia-elv. A de Broglie-hullámok. A Davisson-Germer-kísérlet.


13. előadás
AZ ELŐADÁS ANYAGA
Schrödinger-féle hullámegyenlet. A hullámfüggvény fizikai jelentése. Alagúteffektus. Határozatlansági elv. Komplementaritási elv. A hidrogénatom kvantumállapotai. A Pauli-féle kizárási elv és az elemek periódusos rendszere. Az elektron spin.


14. előadás
AZ ELŐADÁS ANYAGA
Alkalmazott kvantummechanika a pásztázó alagútmikroszkóptól a kvantuminformatikáig.


Oktatási segédanyagok

Számolási gyakorlatok

  • Gyakorlatok beosztasa

VA01 +SZE:12:15-14:00 (E404) Szegleti András

VA02 +SZE:12:15-14:00 (E405) Dr. Varga Gábor

VA03 ++SZE:12:15-14:00 (E404) Szegleti András

VA04 ++SZE:12:15-14:00 (E405) Dr. Varga Gábor

VB01 ++CS:15:15-17:00 (E405) Dr. Sarkadi Tamás

VB02 ++CS:15:15-17:00 (E407) Dr. Márkus Ferenc

VB03 ++CS:15:15-17:00 (E406) Mihajlik Gábor

VB04 +CS:15:15-17:00 (E407) Dr. Márkus Ferenc

VB05 +CS:15:15-17:00 (E406) Dr. Barócsi Attila


  • 1. Gyakorlat
Feladatok
Feladatok + megoldások
  • 2. Gyakorlat
Feladatok
Feladatok + megoldások
  • 3. Gyakorlat
Feladatok
Feladatok + megoldások
  • 4. Gyakorlat
Feladatok
Feladatok + megoldások
  • 5. Gyakorlat
Feladatok
Feladatok + megoldások
  • 6. Gyakorlat
Feladatok
Feladatok + megoldások
  • 7. Gyakorlat
Feladatok
Feladatok + megoldások

Feladatmegoldó és elméleti gyakorló

Zh feladatsorok

IMSc-képzés