Tantárgy adatlap

Összes tantárgy


Tematikák, melyekben szerepel:

TFBE0103TFOE0103 - Kísérleti Fizika 3.(Elektromosságtan) (Fundamentals of Physics 3. (Electromagnetism))

6 kredit

Tárgyfelelőse: Prof. Pálinkás József
Oktatói: Dr. Cserpák Ferenc, Dr. Oláh László
Heti óraszám:4+0+0 (E/GY/L)
Meghirdetés féléve:őszi
Követelmény:kollokvium
Kötelező előfeltételek: Kísérleti Fizika 1. (Mechanika) (TFBE0101TFOE0101), Kísérleti Fizika 1.(Mechanika) gyakorlat (TFBG0101-TFOG010)
Párhuzamos előfeltételek: Kísérleti Fizika (Elektromágnességtan) gyakorlat (TFBG0103-TFOG010)
Vizsgajelentkezés előfeltétele: Kísérleti Fizika (Elektromágnességtan) gyakorlat (TFBG0103-TFOG010)
Megjegyzés az óraszámhoz:
Kurzus célja:Az elektromos és mágneses alapjelenségek bemutatása, az elektromágnesség alapfogalmainak és törvényeinek tapasztalatokon alapuló bevezetése, a törvények matematikai megfogalmazása. A tantárgy az elektromos és mágneses jelenségek és törvényszerűségek megismertetésével megalapozza a hallgatók további természettudományi és műszaki tudományi tanulmányait.
Tematika:Elektrosztatikai alapjelenségek és alapfogalmak. A sztatikus elektromos tér törvényszerűségei. Vezetők és szigetelők fogalma, az elektrosztatikus tér vezetők környezetében, a. kapacitás fogalma, kondenzátorok. Elektrosztatikus tér dielektrikumokban. A stacionárius elektromos áram, az áramerősség, és az ellenállás fogalma, Ohm törvénye, egyszerű áramkörök. A folyadékok és gázok áramvezetésének alapjelenségei. A mágneses tér fogalma, erőhatás mágneses térben, a mágneses indukcióvektor fogalma. Mozgó töltések és stacionárius áram mágneses tere Biot–Savart és Amper törvénye. Mágneses tér anyagi közegben: dia-, para- és ferromágnesség. Töltött részecskék mozgása elektromos és mágneses térben. Az elektromágneses indukció jelensége, Faraday és Lenz törvénye. Elektromágneses rezgések. A váltakozó áram, tulajdonságai. Váltakozó áramú generátorok és motorok, a háromfázisú hálózat, a transzformátor. Az Ampere-Maxwell törvény. Az eltolódási áram fogalma, az indukált mágneses mező és tulajdonságai. A Maxwell egyenletek integrális és differenciális alakja. Elektromágneses hullámok.
Részvételi követelmények:
Aláírási követelmények:2 dolgozat a szemeszter során
Gyakorlati jegy követelmények:
Vizsga követelmények:szóbeli vizsga
Moodle link:
Egyéb információ:
Ajánlott irodalom:Hevesi Imre, Elektromosságtan, Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest

Erostyák János és Litz József (szerk.): A fizika alapjai, Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest

Halliday, Resnick, Krane: Physics Vol. II., John Wiley & Sons Inc.

Sears, Zemansky, Young: University Physics, Addison-Wesley Publishing Company

Budó Ágoston, Kísérleti Fizika II., Tankönyvkiadó, Budapest

Simonyi Károly, Elektronfizika', Tankönyvkiadó, Budapest

R. P. Feynman, R. B. Leighton and M. Sands, 'Mai fizika', Műszaki Kiadó, Budapest, 1969

Heti tematika:
  • 1. Az elektromos és mágneses jelenségek rövid történeti áttekintése. Az elektrosztatikai alapjelenségek és alapfogalmak: az elektromos erőhatás, az elektromos töltés. Vezetők és szigetelők, az elektromos megosztás. Coulomb törvénye, az elektromos töltés egysége. Az elektromos töltés és az anyag. Az elektromos töltés kvantáltsága. Az elektromos töltés megmaradása.
  • 2. Az elektromos tér és az elektromos térerősség fogalma. Az elektromos tér meghatározása a Coulomb-törvény alkalmazásával: nyugvó ponttöltések elektromos tere, az elektromos dipólus fogalma és az által létrehozott elektromos mező. Elektromos tér szemléltetése erővonalak segítségével. A töltéssűrűség fogalma, folytonos töltéseloszlások elektromos tere. Ponttöltés és dipólus mozgása elektromos térben, a Millikan-kísérlet. Az elektromos térerősség fluxusának fogalma. Gauss törvénye: az elektromos tér forrásai a töltések. A Gauss-törvény differenciális alakja. A Gauss- és a Coulomb-törvény ekvivalenciája. A Gauss-törvény alkalmazása töltéseloszlások elektromos térerősségének kiszámítása.
  • 3. Munkavégzés elektrosztatikus térben; az elektrosztatikus tér örvénymentessége. Az elektrosztatikai potenciál fogalma, a ponttöltés, az elektromos dipólus és a töltésrendszer elektromos potenciálja. Az elektromos térerősség és a potenciál kapcsolata. A potenciál szemléltetése ekvipotenciális vagy nívófelületekkel. Töltésrendszer elektrosztatikus energiája. Vezetők és szigetelők fogalma. Az elektromos megosztás. Az elektromos töltés eloszlása vezetők felületén, az elektrosztatikus tér vezetők környezetében. A Gauss -törvény kísérleti ellenőrzése. A vezetők felületén elhelyezkedő töltések által létrehozott elektromos tér, csúcshatás jelensége. A kapacitás fogalma, kondenzátorok, kondenzátorok kapacitásának meghatározása, kondenzátorok kapcsolása. Az elektrosztatikus tér energiája és energiasűrűsége. Töltéssel rendelkező vezetőre elektromos térben ható erő, a Thomson-mérleg.
  • 4. A dielektrikum és a dielektromos állandó fogalma. Elektrosztatikus tér dielektrikumokban, az elektromos polarizáció fogalma és az elektromos polarizáció vektorának definíciója. Gauss törvénye dielektrikumokban, az elektromos eltolódási vektor. Az elektromos szuszceptibilitás. Az elektromos térerősség- és az elektromos eltolódási vektor viselkedése két közeg határfelületén. Az elektromos szuszceptibilitás anyagszerkezeti értelmezése. Az elektrosztatikai tér energiasűrűsége dielektrikumban. A piezoelektromos hatás.
  • 5. A stacionárius áram fogalma, az áram megfigyelhető hatásai. Az áramerősség és az áramsűrűség fogalma, a kontinuitási egyenlet. Az elektromos ellenállás definíciója, Ohm törvénye. A fajlagos ellenállás és vezetőképesség fogalma, az Ohm-törvény differenciális alakja. Az elektromos ellenállás hőmérséklet-függése. Fémek áramvezetésének és Ohm törvényének anyagszerkezeti értelmezése.
  • 6. Egyszerű áramkörök, az elektromotoros erő fogalma. A Kirchhoff-féle hurok- és csomóponti törvény, a Kirchhoff-törvények alkalmazásai, ellenállások kapcsolása, Munka és teljesítmény az áramkörben, Joule törvénye. Az RC áramkör. A folyadék áramvezetésének alapjelenségei, az elektrolízis Faraday-féle törvényei. Az elektrolitikus vezetés mechanizmusa. Az elektrolitikus polarizáció, galvánelemek, akkumulátorok. Áramvezetés gázokban: önálló és nem önálló vezetés. A gáz- az ív- a szikra- és a korona-kisülés.
  • 7. A mágneses tér fogalma, erőhatás mágneses térben, a mágneses indukcióvektor fogalma. A mozgó részecskére mágneses térben ható erő. A Loretz-erő. Áramhurok mágneses térben, a mágneses dipólus fogalma, a mágneses dipólusmomentum definíciója. Mozgó töltések és stacionárius áram mágneses tere: Biot–Savart törvénye.
  • 8. Amper törvénye, a mágneses tér örvényessége. Ampere-törvényének alkalmazásai áramok mágneses térének kiszámítására. Az áramerősség egységének meghatározása. A mágneses indukcióvektorra vonatkozó Gauss-törvény: a mágneses tér forrásmentessége. Mozgó töltések mágneses tere, a mágneses kölcsönhatás mint relativisztikus effektus. Munkavégzés mágneses térben.
  • 9. Mágneses tér anyagi közegben: a mágnesezettségi vektor és a mágneses térerősség definíciója. A mágneses szuszceptibilitás. Az anyagok felosztása mágneses tulajdonságaik alapján: dia-, para- és ferromágneses anyagok. A mágneses indukció- és a mágneses térerősség-vektor viselkedése két közeg határán. Az anyag mágnesességének magyarázata: giromágneses jelenségek, Einstein de Haas-kísérlet. A dia- para- és ferromágnesesség anyagszerkezeti értelmezés. Permanens mágnesek, mágneses körök. Töltött részecskék mozgása elektromos és mágneses térben. A részecskék fajlagos töltésének meghatározása. A Hall-effektus. Részecskegyorsítók és tömegspektrométerek. Részecskék nyalábjának fókuszálása elektromos és mágneses térben. Elektronspektrométerek.
  • 10. Az elektromágneses indukció jelensége, Faraday és Lenz törvénye. Elektromágneses indukció mágneses térben mozgó vezetőben. A változó mágneses indukciófluxus által keltett elektromos tér tulajdonságai. Az indukált elektromos tér örvényessége. A mágneses indukció mérése. Az önindukció fogalma, az áram és a feszültség változása az RL-áramkörben. A kölcsönös indukciófogalma. A mágneses tér energiája és energiasűrűsége. Örvényáramok.
  • 11. Elektromágneses rezgések: A kvázistacionárius áram fogalma, a Kirchhoff-törvények általánosítása. Szabad rezgések LC áramkörben: az áram, a feszültség, a mágneses és az elektromos energia periodikus váltakozása. Szabad rezgések RLC áramkörben: a csillapított rezgés fogalma és jellemzői. Kényszerrezgések, rezonancia, csatolt rezgések.
  • 12. Váltakozó áram soros RLC áramkörben. Az impedancia és a fáziseltolódás fogalma. Az áramkör jellemzőinek kiszámítása váltakozó áram esetén: a komplex impedancia fogalma. A váltakozó áram teljesítménye. A feszültség, az áram és a fáziseltolódás mérése váltakozó áramú áramkörökben. A váltakozó áramok egyenirányítása. Váltakozó áramú generátorok és motorok. A háromfázisú váltakozó áramú hálózat. A transzformátor.
  • 13. Az eltolódási áram fogalma, a változó elektromos tér által indukált mágneses mező és tulajdonságai. Az Ampere-Maxwell törvény. A Maxwell egyenletek integrális és differenciális alakja. A Maxwell egyenletek megoldás: potenciálok, hullámegyenlet.
  • 14. Elektromágneses hullámok. A hullámegyenlet speciális megoldásai: az elektromágneses síkhullámok. Az elektromos és a mágneses térerősség változása a síkhullámban. Az elektromágneses hullámok tranzverzális jellege és polarizációja. Az elektromágneses hullámok terjedési sebessége. Az elektromágneses tér energiája és impulzusa, az energia és impulzus terjedése az elektromágneses hullámban. Elektromágneses hullámok előállítása. A dipólussugárzás jellemzői. Információ-átvitel elektromágneses hullámok segítségével.
  • 15. Konzultáció

Vissza