Fizika K2A

Physics K2A

A tantárgyleírás hatályossága

Hatályosság kezdete:

—

Hatályosság vége:

—

Tantárgy neve (magyarul, angolul)

Fizika K2A

Physics K2A

Tantárgykód

BMETE13AX01

Tantárgyjelleg

—

Képzési szint

—

Kurzustípusok és óraszámok (heti/féléves)

Kurzustípus	elmélet	gyakorlat	laboratóriumi gyakorlat
óraszám (heti)	3	0	0
jelleg (kapcsolt/önálló)	—	—	—

Tanulmányi teljesítmény/értékelés típusa

vizsga

Tantárgy kreditértéke

Tantárgyfelelős

Dr. Beleznai Szabolcs

elérhetőség: beleznai@dept.phy.bme.hu

Tantárgyat gondozó oktatási szervezeti egység

Kísérleti Fizika Tanszék

Kar

Természettudományi Kar

Tantárgy weboldala

http://physics.bme.hu/BMETE13AX01_kov

Tantárgy elsődleges mintatantervi jellege

—

Közvetlen előkövetelmények – Erős előkövetelmény

BMETE14AX00 (Fizika K1A), BMETE90AX00 (Matematika A1a - Analízis)

Közvetlen előkövetelmények – Gyenge előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Párhuzamos előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Mérföldkő előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Kizáró feltétel

nincs

Célkitűzés

Tantárgyprogram

Elektrosztatikai alapjelenségek vákuumban. Elektromos töltés. Coulomb-törvény. Elektrosztatikus erőtér, az elektromos térerősségvektor, erővonalak. A térerősség fluxusa, forráserősség, az elektrosztatika Gauss-törvénye. Az elektromos potenciál és feszültség.

3 óra

Speciális töltéselrendeződések elektromos terének számítása. Kapacitás, kondenzátorok. Az elektromos dipólus és viselkedése elektromos térben. Dielektrikumok, elektrosztatikus tér dielektrikumban, permittivitás. Az elektromos tér energiája. Különleges dielektrikumok (piezo- és piroelektromos effektus). 3 óra

Stacionárius elektromos áram. Áramerősség, áramsűrűség, Ohm-törvény, ellenállás, vezetőképesség, Joule-törvény. Az elektromos vezetés legegyszerűbb mikrofizikai modellje. Elektromos vezetés fémekben, folyadékokban, gázokban (áttekintés). Kontaktusjelenségek.

3 óra

Kirchhoff-törvények, áramkörök számításának alapjai. Mágneses alapjelenségek. Áram mágneses erőtere. A Lorentz-féle erőtörvény, a mágneses indukció vektora. Indukciófluxus, a magnetosztatika Gauss-törvénye. Mágneses erőtér hatása áramvezetőre, vezetőkeretre, a mágneses dipólus. Az elektromos motor. 3 óra

A Biot-Savart-törvény és a gerjesztési törvény, egyszerű áramelrendezések mágneses terének számítása. Mágneses erőtér anyagban. Mágnesezettség, mágneses permeabilitás, dia-, para- és ferromágnesség. 3 óra

Időben változó mágneses tér, Faraday-féle indukciótörvény, Lenz-törvény. Kölcsönös indukció és önindukció. Tranziens jelenségek önindukciót tartalmazó áramkörben. A mágneses erőtér energiája. 3 óra

Mozgási indukció, váltóáramú generátor. Változó elektromos tér, gerjesztési törvény változó elektromos térben, az eltolási áram. Az elektromágnességtan Maxwell-féle egyenletrendszere (integrális alakban). 3 óra

Rezgések. Harmonikus rezgés mechanikai rendszerben és ideális elektromos rezgőkörben: a harmonikus rezgés differenciálegyenlete. Energiaviszonyok harmonikus rezgésnél. Harmonikus rezgések összetevése, felbontása (egyirányú- és merőleges rezgések, azonos- és eltérő frekvenciák, lebegés, Lissajous-görbék). 3 óra

Csillapodó rezgések elektromos rezgőkörben. Energiaviszonyok csillapodó rezgésnél. Kényszerrezgés elektromos rezgőkörben. Rezonancia. Csatolt rezgések. 4 óra

A hullám fogalma és matematikai leírása, a hullámfüggvény. A hullámok típusai. Harmonikus síkhullám, hullámhossz, hullámszám, fázissebesség. Huygens-elv, hullámok visszaverődése és törése. Hullámegyenlet rugalmas hullámokra, a terjedési sebesség konkrét kifejezései. 3 óra

Hullámegyenlet elektromágneses hullámokra. Az elektromágneses hullámok tulajdonságai (terjedési sebesség, törésmutató, polarizációs viszonyok). Energiaterjedés rugalmas- és elektromágneses hullámban. Nem harmonikus hullám, csoportsebesség, diszperzió. Doppler-jelenség. 4 óra

Hullámok interferenciája. Interferencia két és több pontforrás esetén, a koherencia fogalma. Állóhullámok, állóhullám-egyenlet. Fényinterferencia. 3 óra

Fényhullámok elhajlása, elhajlási kép hosszanti rés és optikai rács esetén. Röntgensugarak elhajlása, Bragg-összefüggés. A holográfia alapgondolata. 4 óra

A tárgy célja az, hogy a fizikai alapjelenségek és alaptörvények rendszeres, a fizika belső összefüggéseit feltáró tárgyalásával a hallgatók fizikai világképét megalapozza, s ugyanakkor megmutassa a fizikának más tudományokkal és a technikával való szoros összefüggését. A kurzus ezt az elektrodinamikán, a hullámtanon és az atomfizika alapjain keresztül mutatja be. A tárgy fontos szerepet játszik a hallgatók problémafelvetési, modellalkotási és problémamegoldási készségének fejlesztésében.

Tanulmányi eredmények

Ez a tantárgy a KKK rendeletben meghatározott, következő kompetenciák fejlesztését szolgálja:

Tudás

A fizikai alapfogalmakat érti, és helyesen használni tudja. Ismeri a környezetvédelemben releváns fizikai alapokat. Az elektrodinamika, rezgés- és hullámtan fizikai mennyiségek, anyagállandók és fizikai elvek ismeretében a szakmai adatbázisok adatait helyesen tudja értelmezi, és használni. Ismeri a környezetvédelemmel kapcsolatos alapvető elektromágneses fizikai jelenségeket, eszközöket (pl. nagyfeszültségű távvezetékek, UV sugárzás biológiai hatásai). Ismeri több környezetvédelmi technológia, berendezés működésének fizikai alapjait pl. váltakozó áramú generátor, spektrométer. Ismeri az elektromos és spektroszkópia mérőberendezések alapjait. Ismeri a Joule-hő, generátor, napenergia fogalmát.

Képességek

Képes elektromos, mágneses mennyiségek mérésére, spektroszkópia mérések elvégzésére. A szóbeli vizsga miatt a kitartó tanulást elsajátítja (absztrakt fogalmak megértése, a fizikai tudásanyag megszerzése). A pályázatban releváns fizikai fogalmakat helyesen tudja értelmezni és használni. Fizikusokkal, villamosmérnökökkel, spektroszkópiával foglalkozó szakemberekkel együtt tud működni, mivel ismeri a terület helyes terminológiáit. Ismeri a mérnöki terület műveléséhez szükséges alapokat, tudását bővíteni képes.

Attitűd

A fizikai alapfogalmakat érti, és helyesen használni tudja. Szóbeli vizsgán a vitaképességét fejleszti és bizonyítja. Fizikusokkal, villamosmérnökökkel együtt tud dolgozni. Fizikai alapismereteire alapozva széles eszköztárat tud használni szakmai vitái során. A szóbeli vizsga felkészíti a hatékony szóbeli ismeretátadásra, amelyet később is használni tud munkakapcsolataiban.

Autonómia és felelősség

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Oktatási módszertan

előadás

Tanulástámogató anyagok

Online források

Tóth A.: Fizika segédanyagok (internetről letölthetők); Hudson, A.–Nelson, R.: Útban a modern fizikához, LSI Oktatóközpont, Bp, 1994; Tóth A.: Fizika műszaki menedzser hallgatóknak, Műegyetemi Kiadó, 1996

A tantárgy teljesítéséhez ajánlott előzetes ismeretek

Tudás típusú kompetenciák

(azon előzetes ismeretek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)

nincs

Képesség típusú kompetenciák

(azon előzetes képességek és készségek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)

nincs

Ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák

(azon ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák összessége, amelyek jelentősen hozzájárulnak a tantárgy eredményes teljesítéséhez)

mechanika, hőtan, vektoralgebra, differenciál- és integrálszámítás alapjai

Általános szabályok

Követelmények: a. A szorgalmi időszakban: az előadások látogatása a TVSz szerint. Részvétel az előadások legalább 70%-án. A félév során elméleti kérdésekből és egyszerű feladatokból álló 3 db rövid órai zárthelyi teljesítése b. A vizsgaidőszakban: szóbeli vizsga beugró kérdésekkel A vizsgázás feltétele a vizsga előtt 3 beugró kérdésre adott helyes válasz. Vizsgatételek: 1.) Coulomb-törvény, elektromos erőtér, elektromos térerősség, térerősségvonalak. 2.) Az elektromos erőtér munkája, elektromos potenciál, az elektrosztatika I. alaptörvénye. 3.) Az elektromos térerősség fluxusa, az elektrosztatikus erőtér II. alaptörvénye (Gauss-tétel). 4.) Egyszerű geometriájú töltéselrendeződések elektromos erőterének számítása. 5.) Stacionárius elektromos áram, áramerősség, áramsűrűség, Ohm-törvény, elektromos ellenállás. A Joule-törvény, Kirchhoff-törvények 6.) Elektromos vezetés szilárd anyagokban, folyadékokban, gázokban (áttekintés). 7.) Mágneses erőtér, a mágneses indukcióvektor, áramra és áramhurokra ható erő mágneses erőtérben. Az indukciófluxus, a sztatikus mágneses erőtér II. alaptörvénye. 8.) Mágneses erőtér hatása vezetőkeretre, a mágneses dipólus. Az elektromos motor működési elve, 9.) A Biot-Savart-törvény és a sztatikus mágneses erőtér I. alaptörvénye (gerjesztési törvény), egyszerű áramelrendezések mágneses erőterének számítása. 10.) Az elektromágneses indukció alapjelenségei, Faraday–Lenz-törvény, a mozgási indukció értelmezése, az elektromos erőtér I. alaptörvényének általános alakja. 11.) Önindukció és kölcsönös indukció, a váltóáramú generátor alapelve. Tranziens jelenségek induktivitást tartalmazó áramkörben. 12.) Változó elektromos erőtér, az eltolási áram. A mágneses erőtér I. alaptörvényének általános alakja. 13.) A harmonikus rezgés matematikai leírása. Harmonikus rezgés mechanikai rezgés példáján és elektromos rezgőkörrel bemutatva. 14.) A harmonikus rezgés energiaviszonyai. Harmonikus rezgések összetevése, a lebegés jelensége 15.) Csillapodó rezgés alapegyenlete és jellegzetességei elektromos rezgő rendszerben. 16.) Kényszerrezgés és rezonancia elektromos rezgő rendszerben. 17.) Hullámtani bevezető: a hullám fogalma, hullámfüggvény, a hullámok típusai. A harmonikus síkhullám, hullámhossz, hullámszám, fázissebesség, csoportsebesség. 18.) Hullámok visszaverődése és törése, a Huygens-elv. A törésmutató, a teljes visszaverődés. Elektromágneses hullámok, a fény jellegzetességei: a fénypolarizáció, a diszperzió, a színképelemzés alapelve. 19.) Hullámok interferenciája. Interferencia két pontforrás esetén, a koherencia fogalma. Sok pontforrás interferenciája. Végtelen távoli interferencia kép. 20.) Elhajlási kép hosszanti résen. Hullámelhajlás rácson. 21.) Röntgensugarak elhajlása, a Bragg-összefüggés. Rácsos és prizmás spektrométer elve. 22.) Hullámegyenlet rugalmas hullámokra. Energiaterjedés rugalmas és elektromágneses hullámokban. Állóhullámok (röviden). Pótlási lehetőségek: A szorgalmi időszak alatt írt órai zárthelyik külön-külön pótolhatók az utolsó héten az előadás keretében írt pót-zárthelyivel. Konzultációk: szorgalmi időszakban megbeszélés alapján, vizsgaidőszakban a vizsgát megelőző napok egyikén.

Teljesítményértékelési módszerek

Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása

1. —

összegző (szummatív) értékelés

Fakultatív írásbeli vizsga a szorgalmi időszak utolsó hetében, megajánlott je...

Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részaránya

Nincs megadva részarány.

Vizsgaidőszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása

Szóbeli vizsgaelem

Szóbeli vizsga.

Vizsgarészek részaránya

Nincs megadva részarány.

Érdemjegy megállapítása

Nincs megadva érdemjegy határ.

Jelenléti és részvételi követelmények

Nincs megadva jelenléti követelmény.

Javítás, ismétlés és pótlás különös szabályai

Nincs megadva.

Rövid leírás

Nincs megadva.

Részletes leírás

Név: Beosztás: Tanszék, Int.: Dr. Beleznai Szabolcs adjunktus BME Atomfizika Tanszék Dr. Lenk Sándor docens BME Atomfizika Tanszék

Ajánlott tantárgyak

(a tantárgyhoz tartozó tanulmányi munkaidő felosztása a tanórák, továbbá a házi feladatok és a zárthelyik között (a felkészülésre, ill. a kidolgozásra fordítandó/elvárható idők)) Kontakt órák: 42 óra Félévközi felkészülés órákra: 14 óra Vizsgafelkészülés: 64 óra

A tantárgy elvégzéséhez szükséges tanulmányi munka

Leírás	óra / félév
részvétel a kontakt tanórákon	42
további, a teljesítéshez szükséges munkaidő ráfordítás	14
vizsgára készülés	64
összesen	120

Tantárgykövetelmények hatályossága

Tantárgykövetelmények hatályosságának kezdete:

—

Tantárgykövetelmények hatályosságának vége:

—

Tantervi elhelyezés

Kar	Képzés	Tanterv	Mintatantervi jelleg	Elsődleges
Default Faculty	környezetmérnöki	Környezetmérnöki alapképzési szak tanterve	kötelező	nem
Default Faculty	környezetmérnöki	Környezetmérnöki alapképzési szak tanterve	kötelező	nem
Default Faculty	környezetmérnöki	Környezetmérnöki alapképzési szak tanterve	kötelező	nem
Default Faculty	Default Program	Default Curriculum	—	nem