Đề cương chi tiết học phần: Trường điện từ

ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN: TRƯỜNG ĐIỆN TỪ 1. Thụng tin tổng quỏt: Mụn học trỡnh bày cỏc khỏi niệm,cơ sở lý thuyết trường điện từ ở trạng thỏi tĩnh và biến thiờn. Cơ sở về súng điện từ lan truyền trong khụng gian và thời gian trong đú cú súng điện từ phẳng và súng điện từ định hướng. Một thiết bị định hướng lan truyền súng làm cơ sở cho lý thuyết alten và lý thuyết trường cao tần. 1.1. Thụng tin về giảng viờn Giảng viờn 1: Họ và tờn: Nguyễn Tiến Dũng Chức danh, học hàm, học vị: Giảng Viờn, Tiến sĩ Thời gian, địa điểm làm việc Viện Kỹ thuật và Cụng nghệ Địa chỉ liờn hệ: 182 Lờ Duẩn, thành phố Vinh, tỉnh Nghệ An Điện thoại, email: nguyentiendung@univinh.edu.vn Cỏc hướng nghiờn cứu chớnh: Vật lý Giảng viờn 2: Họ và tờn: Đỗ Mai Trang Chức danh, học hàm, học vị: Giảng Viờn, Tiến sĩ Thời gian, địa điểm làm việc: Viện Kỹ thuật và Cụng nghệ Địa chỉ liờn hệ: 182 Lờ Duẩn, thành phố Vinh, tỉnh Nghệ An Điện thoại, email: trangmt@univinh.edu.vn Cỏc hướng nghiờn cứu chớnh: Vật lý Giảng viờn 3: Họ và tờn: Vũ Ngọc Sỏu Chức danh, học hàm, học vị:Giảng viờn CC, PGS. TS Thời gian, địa điểm làm việc: Khoa vật lý và cụng nghệ Địa chỉ liờn hệ: 182 Lờ Duẩn, thành phố Vinh, tỉnh Nghệ An Điện thoại, email: : sauvn@univinh.edu.vn Cỏc hướng nghiờn cứu chớnh: Lý thuyết xung ổn định và tớnh chất quang của mụi trường phi tuyến. 1.2. Thụng tin về mụn học: - Tờn mụn học (tiếng Việt): Trường điện từ (tiếng Anh): Electromagnetical theory - Mó số mụn học: ELE20008 - Thuộc khối kiến thức/kỹ năng: Kiến thức cơ bản Kiến thức chuyờn ngành Mụn học chuyờn về kỹ năng chung Kiến thức cơ sở ngành Kiến thức khỏc Mụn học đồ ỏn tốt nghiệp - Số tớn chỉ: 2 + Số tiết lý thuyết: 20 + Số tiết thảo luận/bài tập: 10 + Số tiết thực hành: 0 + Số tiết hoạt động nhúm: 0 + Số tiết tự học: 60 - Mụn học tiờn quyết: Toỏn đại cương A2, Vật lý đại cương - Mụn học song hành: Khụng 2. Mụ tả mụn học Mụn học lý thuyết trường điện từ cung cấp cho sinh viờn cỏc khỏi niệm, đại lượng đặc trưng, định luật, phương trỡnh toỏn học mụ tả của trường điện từ ở trang thỏi tĩnh và biờn thiờn và cơ sở về bức xạ súng điện từ trong cỏc mụi trường. Vận dụng cỏc phương phỏp để giải cỏc bài toỏn cụ thể về điện từ tường dừng, điện từ trường biến thiờn, súng điện từ từ cỏc phương trỡnh Dalember Hiểu được bản chất súng điện từ phẳng, định hướng lan truyền trong cỏc mụi trường và trong hệ định hướng về bản chất để vận dụng giải thớch súng điện từ trong cỏc hệ phỏt súng alten, súng cao tần 3. Mục tiờu mụn học Mục tiờu (Gx) (1) Mụ tả mục tiờu (2) CĐR của CTĐT (X.x.x) (3) TĐNL (4) G1 Hiểu và phõn tớch được mối quan hệ của cỏc đại lượng vật lý phương trỡnh Macxwell 2.1.1 2.2.2 3.5 G2 Vận dụng được cỏc kiến thức trường điện từ tĩnh 1.3.1 3.5 G3 Vận dụng được cỏc kiến thức trường điện từ dừng 1.3.1 3.5 G4 Vận dụng được cỏc kiến thức trường điện từ biến thiờn 1.3.2 3.5 G5 Vận dụng được cỏc kiến thức bức xạ điện từ 1.3.2 3.5 4. Chuẩn đầu ra mụn học Cỏc chuẫn đầu ra học phần Trỡnh độ năng lực CĐR CTĐT tương ứng Ký hiệu Nội dung chuẫn đầu ra G1 Hiểu và phõn tớch được mối quan hệ của cỏc đại lượng vật lý phương trỡnh Macxwell G1.1 Trỡnh bày được một số cụng thức đại số và giải tớch vộc tơ 2.0 I,T G1.2 Hiểu cỏc đại lượng đặc trưng cho trường điện từ 2.5 I,T G1.3 Vận dụng được định luật Coulomb 3.5 T,U G1.4 Vận dụng được định luật dũng điện toàn phần 3.5 T, U G1.5 Hiểu nguyờn lý về tớnh liờn tục của từ thụng 2.5 I,T G1.6 Vận dụng được định luật cảm ứng điện từ Faraday 3.5 T,U G1.7 Vận dụng được định luật ụm và định luật Jun – Lenxơ 3.5 T,U G1.8 Hiểu hệ phương trỡnh Maxwell 2.5 I,T G1.9 Nắm vững khỏi niệm và biểu thức năng lượng của trường điện từ 2.0 T,U G1.10 Nắm vững khỏi niệm và biểu thức xung lượng của trường điện từ 2.0 I,T G1.11 Áp dụng được cỏc điều kiện biờn 3.5 T,U G2 Vận dụng được cỏc kiến thức trường điện từ tĩnh G2.1 Trỡnh bày được khỏi niệm và biểu thức cỏc phương trỡnh của trường điện từ tĩnh 2.0 I,T G2.2 Nắm vững khỏi niệm và biểu thức khỏi niệm thế vụ hướng 2.0 T G2.3 Vận dụng được biểu thức điện thế của một hệ điện tớch 3.5 U G2.4 Hiểu được đặc điểm vật dẫn trong trường tĩnh điện 2.5 I,T G2.5 Hiểu được đặc điểm điờn mụi đặt trong trường điện tĩnh 2.5 I,T G2.6 Hiểu được khỏi niệm và biểu thức năng lượng của trường điện tĩnh 2.5 T,U G3 Vận dụng được cỏc kiến thức trường điện từ dừng G3.1 Nắm vứng khỏi niệm và biểu thức cỏc phương trỡnh của trường điện từ 2.0 T,U G3.2 Vận dụng được cỏc định luật cơ bản của dũng điện khụng đổi 3.0 U G3.3 Phỏt biểu được khỏi niệm thế vộc tơ và định luật Biot –Savart 2.0 T,U G3.4 Vận dụng được từ trường của dũng điện nguyờn tố 3.0 U G3.5 Phỏt biểu được biểu thức năng lượng của từ trường dừng 2.0 T,U G3.6 Vận dụng được biểu thức lực tỏc dụng trong từ trường 3.5 U G4 Vận dụng được cỏc kiến thức trường điện từ biến thiờn G4.1 Năm vững biểu thức cỏc phương trỡnh của trường chuẫn dừng 2.0 T,U G4.2 Vận dụng được cỏc kiến thức về cỏc mạch chuẫn dừng 3.5 U G4.3 Hiều được hiệu ứng mạch ngoài 3.0 I,T G4.4 Năm vững biểu thức năng lượng của cỏc mạch chuẩn dừng 2.0 T G5 Vận dụng được cỏc kiến thức bức xạ điện từ G5.1 Năm vững biểu thức cỏc phương trỡnh của trường điện từ biến thiờn nhanh 2.0 I,T G5.2 Năm vững kiến thức về sự bức xạ của lưỡng 2.0 I,T cực điện G5.3 Năm được khỏi niệm trường điện từ tự do 2.0 I,T G5.4 Năm được khỏi niệm súng điện từ phẳng đơn sắc 2.0 I,T G5.5 Vận dụng được sự lan truyền súng điện từ trong chất dẫn điện 3.0 I,T G5.6 Giải thớch được sự phản xạ và khỳc xạ súng điện từ 3.5 I,T 5. Đỏnh giỏ mụn học Thành phần đỏnh giỏ Bài đỏnh giỏ CĐR mụn học Tỷ lệ (%) A1. Đỏnh giỏ quỏ trỡnh 50% A1.1. í thức học tập (chuyờn cần, thỏi độ học tập) 10% 1. Đề cương mụn học Yờu cầu sinh viờn in đề cương 2. Bài giảng Yờu cầu sinh viờn in bài giảng 3. Hệ thống bài tập Yờu cầu sinh viờn làm bài tập 4. Tài liệu chớnh Yờu cầu sinh viờn cú bản mềm A1.2. Hồ sơ học phần (bài tập, bài thu hoạch nhiệm vụ nhúm,) 20% Bài tập về nhà G1.3 G1.4 G1.6 G1.7 G1.11 G2.3 G3.2 G3.6 G4.2 G5.5 10% Chuẩn bị bài ở nhà G1.3 G1.4 G1.6 G1.7 G1.11 G2.3 G3.2 G3.6 G4.2 G5.5 10% A1.3. Đỏnh giỏ định kỳ (điểm kiểm tra định kỳ) 20% KT#1 - 3.1; 3.2; 3.3; 3.4 - Test online G1.2 G1.3 G1.4 20% G1.5 A2. Đỏnh giỏ cuối kỳ 50% HP Lý thuyết 50% A3.1. Bài thi cuối kỳ - Nội dung bao quỏt tất cả cỏc chuẩn đầu ra quan trọng của mụn học. - Thi tự luận 6. Nội dung giảng dạy Nội dung CĐR mụn học Bài đỏnh giỏ Chương 1: Cỏc phương trỡnh cơ bản của trường điện từ 1. Đại số vộc tơ 2. Giải tớch vộc tở 2.1. Gradient của một trường vụ hướng 2.2. Dive của một trường vộc tơ 2.3. Rota của một trường vộc tơ 3 . Cỏc khỏi niệm cơ bản 4. Định luật Coulomb 5. Định luật dũng toàn phần 6. Nguyờn lý về tớnh liờn tục của từ thụng 7. Định luật cảm ứng điện từ Faraday 8. Định luật Ohm v định luật Joule – Lentz 9. Hệ phương trỡnh Maxwell 10. Năng lượng của trường điện từ 11. Xung lượng của trường điện từ 12. Cỏc điều kiện biờn G1.1 G1.2 G1.3 G1.4 G1.5 G1.6 G1.7 G1.8 G1.9 G1.10 G1.11 A1.1 A1.2 A1.3 Chương 2: Trường điện từ tĩnh 1. Cỏc phương trỡnh của trường điện từ tĩnh 2. Thế vụ hướng 3. Điện thế của một hệ điện tớch 4. Vật dẫn trong trường điện tĩnh 5. Điện mụi đặt trong trường điện tĩnh 6. Năng lượng của trường điện tĩnh 7. Lực tỏc dụng trong trường điện tĩnh G2.1 G2.2 G2.3 G2.4 G2.5 G2.6 G2.7 A1.1 A1.2 Chương 3: Trường điện từ dừng 1. Cỏc phương trỡnh của trường điện từ dừng 2. Cỏc định luật cơ bản của dũng điện khụng đổi . 3. Thế vectơ. Định luật Biot – Savart 4. Từ trường của dũng nguyờn tố 5. Từ mụi trong từ trường khụng đổi 6. Năng lượng của từ trường dừng G3.1 G3.2 G3.3 G3.4 G3.5 G3.6 G3.7 A1.1 A1.2 A2 7. Lực tỏc dụng trong từ trường dừng Chương 4: Trường điện từ chuẩn dừng 1. Cỏc phương trỡnh của trường chuẩn dừng 2. Cỏc mạch chuẩn dừng 3. Hiệu ứng mặt ngoài 4. Năng lượng của cỏc mạch chuẩn dừng G4.1 G4.2 G4.3 G4.4 A1.1 A1.2 A2 Chương 5: Súng điện từ 1.Cỏc phương trỡnh của trường điện từ biến thiờn nhanh 2. Sự bức xạ của lưỡng cực 3. Trường điện từ tự do 4. Súng điện từ phẳng đơn sắc 5. Súng điện từ trong chất dẫn điện 6. Sự phản xạ và khỳc xạ súng điện từ G5.1 G5.2 G5.3 G5.4 G5.5 G5.6 A1.1 A1.2 A2 7. Kế hoạch giảng dạy cỏc nội dung giảng dạy theo buổi học, thể hiện sự tương quan với cỏc chuẩn đầu ra của học phần, cỏc hoạt động dạy và học (ở lớp, ở nhà) cỏc bài đỏnh giỏ học phần Tuần/Buổi học (1) Nội dung (2) Hỡnh thức tổ chức DH (3) Chuẩn bị của SV (4) CĐR mụn học (5) Bài đỏnh giỏ (6) Tuần 1 (Tiết 1,2) Chương 1: Cỏc phương trỡnh cơ bản của trường điện từ 1. Đại số vộc tơ 2. Giải tớch vộc tở 2.1. Gradient của một trường vụ hướng 2.2. Dive của một trường vộc tơ 2.3. Rota của một trường vộc tơ - GV giới thiệu một số kiến thức toỏn về giải tớch vộc tơ. - Đọc tài liệu 1; - Bài tập theo cỏ nhõn và nhúm ở nhà - Thảo luận cỏc cõu hỏi về kiến thức toỏn về giải tớch vộc tơ. G1.1 Tuần 2 (Tiết 1,2) 3. Cỏc khỏi niệm cơ bản 4. Định luật Coulomb 5. Định luật dũng toàn phần 6. Nguyờn lý về tớnh liờn tục của từ thụng - GV giới thiệu cỏc đại lượng đặc trưng cho trường điện từ; định luật Coulomb và dũng điện toàn phần - Trỡnh bày - Đọc tài liệu 1; - Bài tập theo cỏ nhõn và nhúm ở nhà Thảo luận: Nờu và phõn G1.2 G1.3 G1.4 G1.5 A1.1 A1.2 A1.3 nguyờn lý về tớnh liờn tục của từ thụng - Hướng dẫn sinh viờn thảo luận tớch một số khỏi niệm cơ bản của điện từ trường. Tuần 3 (Tiết 1,2) 7. Định luật cảm ứng điện từ Faraday 8. Định luật Ohm v định luật Joule – Lentz 9. Hệ phương trỡnh Maxwell - GV giới thiệu định cảm ứng điện từ Faraday - Định luật Ohm v định luật Joule – Lentz và Hệ phương trỡnh Maxwell - Hướng dẫn sinh viờn thảo luận - Đọc tài liệu 1; - Bài tập theo cỏ nhõn và nhúm ở nhà Thảo luận: + ý nghĩa cơ bản của cỏc phương trỡnh cơ bản của trường điện từ G1.6 G1.7 G1.8 A1.1 A1.2 A1.3 Tuần 4 (Tiết 1,2) 10. Năng lượng của trường điện từ 11. Xung lượng của trường điện từ 12. Cỏc điều kiện biờn - GV giới thiệu biểu thức năng lượng điện từ, khỏi niệm xung lượng của trường điện từ và cỏc điều kiện biờn - Hướng dẫn sinh viờn thảo luận Thảo luận: + Nờu cỏc ứng dụng của trường điện từ trong đời sống, khoa học kỹ thuật G1.9 G1.10 G1.11 A1.1 A1.2 A1.3 Tuần 5 (Tiết 1,2) Bài tập Giỏo viờn chuẩn bị cỏc bài tập theo cỏc mức độ, nụi dung đó học Sinh viờn làm bài tập dưới sự hướng dẫn của giỏo viờn G1.5 G1.6 G1.10 A1.1 A1.2 Tuần 6 Chương 2: Trường - GV giới Thảo G2.1 (Tiết 1,2) điện từ tĩnh 1. Cỏc phương trỡnh của trường điện từ tĩnh 2. Thế vụ hướng 3. Điện thế của một hệ điện tớch 4. Vật dẫn trong trường điện tĩnh thiệu cỏc phương trỡnh trường điện từ tỉnh; khỏi niệm thế vụ hướng; biểu thức điện thế của một hệ điện tớch; -GV nờu cỏc đặc điểm của vật dẫn trong trường điện tỉnh - Hướng dẫn sinh viờn thảo luận luận: khỏi niệm và biểu thức cỏc phương trỡnh của trường điện từ tĩnh, thế vụ hướng G2.2 G2.3 G2.4 A1.1 A1.2 Tuần 7 (Tiết 1,2) 5. Điện mụi đặt trong trường điện tĩnh 6. Năng lượng của trường điện tĩnh 7. Lực tỏc dụng trong trường điện tĩnh -GV nờu cỏc đặc điểm của vật dẫn trong trường điện tĩnh; biểu thức năng lượng của trường điện tĩnh -GV dẩn ra biểu thức lực tỏc dụng trong trường điện tĩnh - Hướng dẫn sinh viờn thảo luận Thảo luận: khỏi niệm và biểu thức năng lượng của trường điện tĩnh G2.5 G2.6 G2.7 A1.1 A1.2 Tuần 8 (Tiết 1,2) Bài tập Giỏo viờn chuẩn bị cỏc bài tập theo cỏc mức độ, nụi dung đó học. Sinh viờn làm bài tập dưới sự hướng dẫn của giỏo viờn về biểu thức điện thế của một hệ G2.3 A1.1 A1.2 điện tớch để làm cỏc bài tập Tuần 9 (Tiết 1,2) Chương 3: Trường điện từ dừng 1. Cỏc phương trỡnh của trường điện từ dừng 2. Cỏc định luật cơ bản của dũng điện khụng đổi . 3. Thế vectơ. Định luật Biot – Savart 4. Từ trường của dũng nguyờn tố - GV giới thiệu cỏc phương trỡnh trường điện từ dừng; -GV giỳp sinh viờn vận dụng được cỏc định luật cơ bản của dũng điện khụng đổi, từ trường của dũng điện nguyờn tố, biểu thức lực tỏc dụng trong từ trường dừng- - Hướng dẫn sinh viờn thảo luận Thảo luận: Khỏi niệm thế vộc tơ và định luật Biot – Savart. G3.1 G3.2 G3.3 G3.4 A1.1 A1.2 A2 Tuần 10 (Tiết 1,2) 5. Từ mụi trong từ trường khụng đổi 6. Năng lượng của từ trường dừng 7. Lực tỏc dụng trong từ trường dừng - GV giới thiệu cỏc đặc điểm năng lượng của từ trường dừng; lực tỏc dụng trong từ trường dừng Thảo luận: Biểu thức năng lượng của từ trường dừng. G3.5 G3.6 A1.1 A1.2 A2 Tuần 11 (Tiết 1,2) Chương 4: Trường điện từ chuẩn dừng 1. Cỏc phương trỡnh của trường chuẩn dừng 2. Cỏc mạch chuẩn dừng 3. Hiệu ứng mặt ngoài 4. Năng lượng của cỏc mạch chuẩn dừng - GV giới thiệu cỏc phương trỡnh trường chuẩn dừng; cỏc mạch chuẩn dừng -GV giỳp sinh viờn hiểu được hiệu ứng mặt Sinh viờn ghi chộp bài và thảo luận cỏc nội dung bài học G4.1 G4.2 G4.3 G4.4 A1.1 A1.2 A2 ngoài; biểu thức năng lượng của cỏc mạch chuẩn dừng. Tuần 12 (Tiết 1,2) Bài tập - Hướng dẫn sinh làm cỏc bài tập qua cỏc vớ dụ Vận dụng được cỏc kiến thức về cỏc mạch chuẫn dừng trong cỏc bài tập G4.2 A1.1 A1.2 A2 Tuần 13 (Tiết 1,2) Chương 5: Súng điện từ 1.Cỏc phương trỡnh của trường điện từ biến thiờn nhanh 2. Sự bức xạ của lưỡng cực 3. Trường điện từ tự do - GV giới thiệu cỏc phương trỡnh trường điện từ biến thiờn nhanh -GV giỳp sinh viờn hiểu được sự bức xạ của lưỡng cực - Hướng dẫn sinh làm cỏc bài tập qua cỏc vớ dụ Thảo luận: + Biểu thức cỏc phương trỡnh của trường điện từ biến thiờn nhanh G5.1 G5.2 G5.3 A1.1 A1.2 A2 Tuần 14 (Tiết 1,2) 4. Súng điện từ phẳng đơn sắc 5. Súng điện từ trong chất dẫn điện 6. Sự phản xạ và khỳc xạ súng điện từ - GV giới thiệu trường điện từ tự do -GV trỡnh bày khỏi niệm súng phẳng - GV giới thiệu phương trỡnh súng điện từ trong chất dẫn điện -GV trỡnh bày hiện tượng Vận dụng kiến thức đó học giải thớch được sự phản xạ và khỳc xạ súng điện từ. G5.4 G5.5 G5.6 A1.1 A1.2 A2 phản xạ, khỳc xạ súng điện từ. - Hướng dẫn sinh xỏc định hệ số phản xạ, khỳc xạ Tuần 15 (Tiết 1,2) Bài tập - Hướng dẫn sinh làm cỏc bài tập qua cỏc vớ dụ Vận dụng được kiến thức về sự lan truyền súng điện từ trong chất dẫn điện A1.1 A1.2 A2 8. Nguồn học liệu Giỏo trỡnh [1] Phan Anh, Trường điện từ và truyền súng, Trường ĐHQG Hà nội, 2000. [2] Ngụ Đức Thiện, Lý thuyết trường điện từ và siờu cao tần, Học viện bưu chớnh viễn thụng, 2013. Tài liệu tham khảo [3] Ngụ Nhật Anh, Trương Trọng Tuấn Mỹ, Trường điện từ, Trường ĐHBK TP.HCM, 1995. [4] Bo Thiedố, Electromagnectic field theory, School of Mathematics and Systems Engineering, Vọxjử University, Sweden. 9. Quy định của mụn học Cỏc quy định của mụn học như: - Dự lớp theo đỳng quy chế - Sinh viờn thực hiện cỏc bài tập trờn lớp và tự học theo phõn cụng của Giảng viờn - Sinh viờn nộp hồ sơ mụn học theo yờu cầu. - Sinh viờn thực hiện đầy đủ cỏc bài đỏnh giỏ . 9. Phụ trỏch mụn học - Khoa/bộ mụn phụ trỏch: Bộ mụn CNKT Đ,ĐT, Viện Kỹ thuật và Cụng nghệ - Địa chỉ/email: Tầng 1, Nhà A0, 182 Lờ Duẩn, thành phố Vinh, tỉnh Nghệ An.