Fizika 2 keresztfélév - Villamosmérnöki alapszak

Tárgy adatok (2012. tavaszi félév)

• Előadók: Dr. Bokor Nándor (TTK Fizika Tanszék)
• Tantárgykód: TE11AX02
• Követelmények: 3/1/0/v
• Kredit: 5
• Nyelv: magyar
• Félévközi számonkérések:
• Félév végi jegy: íresbeli vizsga.

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 a magalapozásához.

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

A tantárgy részletes tematikája (heti bontásban)

1. hét

1. előadás (Hudson-Nelson 567-588 oldal):

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

2. előadás (Hudson-Nelson 595-609 oldal):

GAUSS TÖRVÉNYE: Az elektromos fluxus. A Gauss törvény. A Gauss törvény és az elektromos vezetők

2. hét

3. előadás (Hudson-Nelson 613-631 oldal):

AZ ELEKTROMOS POTENCIÁL: Az elektromos potenciál. A potenciál gradiense. Ekvipotenciális felületek

3. hét

4. előadás (Hudson-Nelson 635-649 oldal):

KONDENZÁTOR ÉS AZ ELEKTROMOS ERŐTÉR ENERGIÁJA: A kapacitás fogalma. Kondenzátorok kapcsolása. Dielektrikumok. A kondenzátor energiája. Az elektromos erőtér energiája.

5. előadás (Hudson-Nelson 655-669 és 690-696 oldal):

AZ ELEKTROMOS ÁRAM ÉS AZ ELLENÁLLÁS: Az elektromotoros erő. Az elektromos áram. Az elektromos ellenállás. Az Ohm törvény. A Joule törvény. Az áramsűrűség és a vezetőképesség. Az RC-körök (kondenzátor feltöltése és kisütése).

4. hét

6. előadás (Hudson-Nelson 705- 715 oldal):

A MÁGNESES ERŐTÉR: A mágneses erőtér. Töltött részecskék mozgása mágneses erőtérben. A Lorentz-erő. A mágneses térben levő áramvezetőre ható erő

5. hét

7. előadás (Hudson-Nelson 715- 725 oldal):

A MÁGNESES ERŐTÉR (folytatás): Mágneses dipólusok. Alkalmazások A mágneses fluxus. Néhány megjegyzés a mértékegységekről

8. előadás (Hudson-Nelson 733- 744 oldal):

A MÁGNESES ERŐTÉR FORRÁSA: A Biot-Savart törvény. Az Ampere törvény.

6. hét

9. előadás (Hudson-Nelson 749-761 oldal):

A FARADAY TÖRVÉNY ÉS AZ INDUKTIVITÁS: A Faraday törvény. A mozgási indukció. A Lenz törvény. Az örvényáramok. Az önindukció.

7. hét

10. előadás (Hudson-Nelson 761-768 oldal):

A FARADAY TÖRVÉNY ÉS AZ INDUKTIVITÁS (folytatás): A kölcsönös indukció. Transzformátorok. Az önindukciós tekercs energiája. RL áramkörök (tekercs bekapcsolása és kikapcsolása).

11. előadás (Hudson-Nelson 775-783 oldal):

AZ ANYAG MÁGNESES TULAJDONSÁGAI: Az anyagok mágneses tulajdonságai. A mágneses térerősség és a mágneses indukcióvektor. A mágneses hiszterézis. A mágneses adattárolás

8. hét

12. előadás (Hudson-Nelson 819-832 oldal):

ELEKTROMÁGNESES HULLÁMOK: Az eltolási áram. A Maxwell-egyenletek rendszere. Az elektromágneses hullámok, hullámegyenlet, polarizáció.

9. hét

13. előadás (Hudson-Nelson 833-842 oldal):

ELEKTROMÁGNESES HULLÁMOK (folytatás): Elektromágneses hullámok keltése. Elektromágneses hullámok energiája és impulzusa

14. előadás (KIEGÉSZÍTÉS (Fresnel egyenletek)):

ELEKTROMÁGNESES HULLÁMOK VISSZAVERŐDÉSE (KIEGÉSZÍTÉS A KÖNYVHÖZ ) : A Fresnel egyenletek

10. hét

15. előadás (KIEGÉSZÍTÉS (E.m. hullámok visszaverődése)):

ELEKTROMÁGNESES HULLÁMOK VISSZAVERŐDÉSE ( KIEGÉSZÍTÉS A KÖNYVHÖZ ) (folytatás): Transzmisszió és reflexió merőleges beesés esetén. Teljes visszaverődés. Brewster szög.

11. hét

16. előadás (Hudson-Nelson 847-863 oldal és 869-898 oldal):

GEOMETRIAI OPTIKA: Hullámfrontok és fénysugarak. A Huygens-elv. Fénytörés sík felületen. Teljes visszaverődés. Fénytörés gömbfelületen. Vékony lencsék. Optikai eszközök. Lencsehibák

17. előadás (Hudson-Nelson 907-924 oldal):

FIZIKAI OPTIKA I (AZ INTERFERENCIA): Kétréses interferencia. Többréses interferencia. Interferencia vékony rétegeken. A Michelson-féle interferométer

12. hét

18. előadás (Hudson-Nelson 927-954 oldal):

FIZIKAI OPTIKA II. (A DIFFRAKCIÓ): Elhajlás résen. Elhajlás kör alakú nyíláson. Elhajlás rácson. A röntgen-diffrakció. A Fresnel-féle diffrakció. Kör alakú nyílások és akadályok

13. hét

19. előadás (Hudson-Nelson 959-972 oldal):

A POLÁROS FÉNY: A polárszűrő. Polarizáció visszaverődéskor és szóráskor. A kettőstörés. A fázistoló lemezek és a cirkuláris polarizáció. Az optikai aktivitás. Interferenciaszínek és a feszültségoptika.

20. előadás (KIEGÉSZÍTÉS (Holográfia. Optikai adattárolás. Tk: 851-853 oldal)):

KOHERENS FÉNYFORRÁSOK (KIEGÉSZÍTÉS A KÖNYVHÖZ): A lézerműködés alapjai. Lézertípusok. Holográfia. Optikai adattárolás.

14. hét

21. előadás (KIEGÉSZÍTÉS):

AZ OPTIKAI KOMMUNIKÁCIÓ ALAPJAI (KIEGÉSZÍTÉS A KÖNYVHÖZ): A fázis és csoportsebesség. A diszperzió. A hullámvezetés mechanizmusa. Egy- és több-módusú optikai szálak. Nemlineáris jelenségek

Számítási gyakorlatok

• Gyakorlatvezetők

• Gyakorlatokon megoldandó és ajánlott példák felsorolása