ELEKTROMOSSÁGTAN

TÁJÉKOZTATÓ

(2005/2006 tanév I. félév)


    A TÁRGY KÓDJA ÉS NEVE
F304E01 Elektromosságtan
MEGHIRDETŐ TANSZÉK (CSOPORT) Kísérleti Fizikai Tanszék
FELELŐS OKTATÓ Dr. Laczkó Gábor
KREDIT 4
HETI ÓRASZÁM 4
SZÁMONKÉRÉS Kollokvium
TELJESÍTHETŐSÉG FELTÉTELE
PÁRHUZAMOS FELTÉTEL
ELŐFELTÉTEL
HELYETTESÍTŐ TÁRGYAK
PERIÓDUS Őszi félév
JAVASOLT FÉLÉV 3.
KÖTELEZŐ vagy KÖTELEZŐEN VÁLASZTHATÓ Kötelező

I. TANULMÁNYI- ÉS VIZSGAKÖVETELMÉNYEK

A tantárggyal kapcsolatos alapvető tanulmányi- és vizsgakövetelményeket az ETR, továbbá a tárgy előadója által adott szóbeli ésa jelen írásbeli tájékoztató tartalmazza.
 

1) Az előadások látogatása

  Az előadások látogatása nem kötelező, de -különös tekintettel az előadásokon bemutatásra kerülő demonstrációs kísérletekre- ajánlott.

2) A kollokvium

A kollokviumon a hallgatónak számot kell adnia az "Elektromosságtan" programjában meghatározott tananyag elsajátításáról ill. arról, hogy elegendő alapismeretet szerzett-e a képzési terv által előírt, az "Elektromosságtan" kurzus anyagának ismeretére épülő további kollégiumokhoz.

A kollokvium írásbeli és szóbeli részből áll.

A kollokvium írásbeli részében (belépő) a hallgatónak a tárgy anyagához kapcsolódó ellenőrző kérdésekre (ld. alább, a IV. pontban) kell írásban válaszolnia. Az írásbeli kérdések első fele az első, a második fele pedig a második negyedévi tananyagra vonatkozó ellenőrző kérdések (ld. IV. 1-10. § ill. 11-20. §) közül kerül ki. Az írásbeli akkor sikeres, ha a kérdések legalább 70% -ára helyes választ ad. A sikeres írásbeli vizsga a szóbeli vizsgára való "belépésre" jogosít, viszont asikertelen írásbeli egyúttal sikertelen kollokviumot is jelent.

A kollokvium érdemjegyét a szóbeli rész eredménye határozza meg. Ezen a hallgató az általa húzott tételt (a tételsort ld. alább, az V. pontban) szóban fejti ki. Minden tétel a) és b) részből áll; az a) tételrész az első-, a b) tételrész pedig a második negyedév tananyagából kerül ki (az V. pont, a) ill. b) tételeinek egyike), összepárosításuk azonban a hallgató számára csak a tétel kihúzása után válik ismertté. Bármelyik (a) vagy b)) tételrész elégtelen ismerete sikertelen kollokviumot jelent. A szóbeli vizsga megismétlése maga után vonja az írásbeli megismétlését is.

3) A megajánlott jegy

A tanulmányi félév felénél a hallgatók önkéntes írásbeli vizsgát tehetnek az előadás első negyedévi anyagából. Aki ezen legalább jó (4) érdemjegyet szerez, az jogosult arra, hogy a félévi kollokviumon csak a tantárgy második negyedévi anyagából (a vizsga írásbeli részénél a IV. pont 11-20. §.- ából, a szóbeli részénél az V. pont b) tételeiből) vizsgázzon, és az első negyedév anyagára az írásbeli vizsgán elért (4-es vagy 5-ös) osztályzatát magával vigye. Ekkor a kollokvium érdemjegyét (a 2. negyedév anyagából írt belépő sikeressége esetén) a hozott jegy és a b) tételre adott felelet határozza meg. A hozott jegy sikertelen vizsga esetén is érvényben marad.


II. TEMATIKA

1.§. AZ ELEKTROMOS TÖLTÉS

1. Elektromos alapjelenségek
2. Az elektromos töltés
3. Coulomb törvénye

2.§. AZ ELEKTROMOS TÉR

1. Az elektromos tér és a térerősség
2. Az elektromos dipólus és elektromos tere
3. Millikan kísérlete
4. Dipólus elektromos térben
5. Gauss tétele és néhány alkalmazása

3.§. AZ ELEKTROMOS POTENCIÁL

1. Az elektromos tér munkája
2. Az elektromos potenciál
3. Pontszerű és folytonosan eloszló töltések potenciáltere
4. Dipólus potenciáltere
5. Az elektromos térerősség és potenciál közötti összefüggés
6. Elektromos potenciális energia

4.§. ELEKTROMOS TÉR VEZETŐ JELENLÉTÉBEN

1. Vezető elektromos térben; töltött vezető elektromos tere
2. Kapacitás; kondenzátorok
3. Elektromosan töltött vezetőkre ható erők

5.§. ELEKTROSZTATIKAI TÉR SZIGETELŐ (DIELEKTRIKUM) JELENLÉTÉBEN

1. A dielektromos állandó vagy permittivitás
2. Szigetelők polározódása; az elektromos polarizációvektor
3. Dielektrikumok polarizációja
4. Gauss tétel dielektrikumokban; az elektromos eltolódás vektora
5. Térerősségek dielektrikumokban
6. Az E és D vektorok viselkedése két közeg határfelületén
7. Atomok, ill. molekulák polarizálhatósága
8. Összefüggés a dielektromos állandó és a polarizálhatóság között
9. Az elektrosztatikai tér energiája dielektrikum jelenlétében
10. Az elektrosztatikai térben fellépő erőhatások dielektrikumok jelenléte esetén
11. Ferroelektromosság, piezo- és piroelektromosság

6.§. ÁRAM ÉS ELLENÁLLÁS

1. Az elektromos áram
2. Az elektromos ellenállás
3. A fémek áramvezetése; az Ohm-törvény mikroszkopikus értelmezése

7.§. EGYENÁRAMÚ ÁRAMKÖRÖK

1. Az elektromotoros erő
2. Kirchhoff-törvényei
3. A Kirchhoff- és Ohm-törvények néhány alkalmazása
4. Az áramkör munkája és teljesítménye
5. Soros RC -kör

8.§. MÁGNESES TÉR VÁKUUMBAN

1. A mágneses erő és mágneses tér
2. Áramvezető mágneses térben
3. Áramhurok mágneses térben
4. Áramvezetők közötti erőhatás
5. Az áram és a mágneses tér kölcsönhatásának néhány alkalmazása
6. Mozgó töltés mágneses térben; a Lorentz-erő
7. A Biot-Savart törvény
8. Az Ampere-törvény
9. Mozgó töltés mágneses és elektromos tere
10. Munkavégzés mágneses térben

9.§. MÁGNESES TÉR AZ ANYAGBAN

  1. Az anyag mágnesezése
  2. A mágneses térerősség
  3. Mágneses tér számítása anyagokban
  4. A  és a  viselkedése két közeg határfelületén
  5. Az anyagok felosztása mágneses tulajdonságaik alapján
  6. Mágneses térben fellépő mechanikai erők
  7. Atomok mágneses tulajdonságai
  8. Giromágneses jelenségek
  9. Diamágnesség
10. Paramágnesség
11. Ferromágnesség
12. Permanens mágnesek
13. Mágneses körök; az elektromágnes

10.§. TÖLTÖTT RÉSZECSKÉK MOZGÁSA ELEKTROMOS ÉS MÁGNESES TÉRBEN

1. Töltött részecskék mozgása homogén elektromos és mágneses térben
2. Mozgó, töltött részecskék eltérülése elektromos és mágneses térben
3. Az elektron fajlagos töltése
4. Ionok fajlagos töltésének meghatározása; a tömegspektrométer
5. Töltött részecskék gyorsítása; a ciklotron
6. Elektronnyalábok fókuszálása elektromos és mágneses térben; az elektronmikroszkóp

11.§.  AZ ELEKTROMOS ÁRAM FÉMEKBEN ÉS FÉLVEZETŐKBEN

1. Szilárd testek elektromos vezetőképessége
2. Áramvezetés fémekben
3. Áramvezetés félvezetőkben
4. A Hall-effektus fémekben és félvezetőkben
5. A szupravezetés

12.§. KONTAKT-ÉS TERMOELEKTROMOS JELENSÉGEK

1. Elektronok kilépése fémekből
2. A kontaktpotenciál
3. Termoelektromos jelenségek
4.  A p-n átmenet
5. Félvezető eszközök p-n átmenettel

13.§. AZ ELEKTROMOS ÁRAM FOLYADÉKOKBAN

1. Az elektrolízis alapjelenségei
2. Az elektrolízis Faraday-féle törvényei
3. Elektrolitok elektromos vezetőképessége
4. Galvánelemek
5. Az elektrolitikus polarizáció
6. Elektrokémiai áramforrások
7. Az elektrolízis gyakorlati alkalmazásai

14.§. AZ ELEKTROMOS ÁRAM GÁZOKBAN

1. Gázok elektromos vezetése
2. Nem önálló elektromos vezetés gázokban
3. Önálló elektromos vezetés gázokban

15.§. AZ ELEKTROMÁGNESES INDUKCIÓ

1. Az elektromágneses indukció jelensége
2. Indukció mozgó vezetőkben
3. Indukció nyugvó vezetőkben
4. Az indukciós törvény kísérleti igazolása
5. Az önindukció
6. A kölcsönös indukció
7. Áramok mágneses terének energiája
8. Örvényáramok

16.§. A MAXWELL-EGYENLETEK

1. Az eltolódási áram
2. A Maxwell-egyenletek
3. A Maxwell-Lorentz egyenletek

17.§. ELEKTROMÁGNESES REZGÉSEK

1. Kvázistacionárius áramok
2. Szabad rezgések zárt rezgőkörben
3. Kényszerrezgések
4. Csatolt elektromágneses rezgések
5. Az elektromágneses rezgések néhány tulajdonsága

18.§. VÁLTAKOZÓ ÁRAMOK

1. A szinuszos váltakozó áram
2. A váltakozó áram középértékei
3. A váltakozó áram teljesítménye
4. Számítások váltakozó áramú mennyiségekkel
5. Váltakozó áramú mennyiségek mérése

19.§. AZ  INDUKCIÓ ÉS AZ ÁRAM MÁGNESES HATÁSÁNAK NÉHÁNY
         ELEKTROTECHNIKAI ALKALMAZÁSA

1. Elektromos generátorok és motorok
2. A transzformátor
3. Elektroakusztikai eszközök

20.§. ELEKTROMÁGNESES HULLÁMOK

1. Elektromágneses síkhullámok homogén, izotrop szigetelő közegben
2. Elektromágneses síkhullámok homogén vezető közegben
3. Az elektromágneses tér energiája
4. Az elektromágneses energia áramlása
5. Az elektromágneses tér impulzusa
6. Az elektromágneses sugárzás
7. Hertz kísérletei; az elektromágneses hullámok terjedési tulajdonságai
8. Elektromágneses hullámok vezetékek mentén
9. Információátvitel elektromágneses hullámokkal
 

III. AJÁNLOTT SZAKIRODALOM

Az előadások, ill. a számonkérések alapjául a

Hevesi I.: Elektromosságtan, (Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest, 1998) c. egyetemi tankönyv szolgál.
 

Emellett ajánljuk még a következő műveket:

1. Hevesi I.: Kísérleti fizika /Elektromosságtan I.-II. rész/  JATE Press, 1995

2.  Hevesi I.: Demonstrációs alapkísérletek elektromosságtanból,  JATE Kiadó, Szeged, 1990.

3. Budó Á.: Kísérleti Fizika II.  Tankönyvkiadó, Budapest, 1979.

4.  Savelyev. J.V.: Physics a general course II.-III. MIR Publishers, Moscow

5. Feynman. R.P.: Mai fizika 5-7 kötet, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1986.

6. Giancoli, D.C.: General Physics,  Prentice-Hall International, Inc., London, 1984.

7. Grimsehl, E. - Schallreuter, W. - Gradewald, R.: Lehrbuch der Physik. Band 2. BSB B.G. Teubner Verlagsgesellschaft, Leipzig, 1985.

8. Simonyi K.: Elméleti villamosságtan,  Tankönyvkiadó, Budapest, 1988.

9.  Sears, F.W. - Zemansky, M.W. - Young, H.D.: University Physics,  Addison-Wesley Publishing Company, 1978.

10. Vágó I.: Villamosságtan II.  Tankönyvkiadó, Budapest, 1988.

11. Halliday, D. - Resnick, R.: Physics. Parts I. and II.  John Wiley and Sons, 1978.

12.  Nagy K.: Elektrodinamika,  Tankönyvkiadó, Budapest, 1985.

13  Horváth J.: Elektrodinamika,  Tankönyvkiadó, Budapest, 1965.

14.  Landau, L.D. - Lifsic, E.M.: Folytonos közegek elektrodinamikája,  Tankönyvkiadó, Budapest, 1986.

15. Javorszkij, B.M. - Detlaf, A.A.: Fizika zsebkönyv, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1986.

16. Holics L.: Fizika III. Tankönyvkiadó, Budapest, 1983.

17. Szivuhin, D.V.: Obsij kursz fiziki. Tom III. Elektricsesztvo.  Izdatyelsztvo "Nauka", Moszkva, 1977.

18. Benedict M.: Elektrodinamika,  JATE Pressz, 1990.

19. Selmeczi K., Schnöller A.: Villamosságtan I.-II. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1994.

20. Fodor Gy.: Elméleti elektrotecnika I.-II. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1989.

21. Juhász S.:(Csikai Gy. előadása alapján): Elektrosztatika, Az elektrosztatikai tér szigetelőkben

Kiegészítő jegyzet a Kísérleti Fizika II. előadásokhoz, KLTE, Debrecen, Kís. Fiz. Tansz.  1983.

22. Juhász S.: (Csikai Gy. előadása alapján): Stacionárius elektromos áram

Kiegészítő jegyzet a Kísérleti Fizika II. előadásokhoz, KLTE, Debrecen, Kís. Fiz. Tansz.  1983.

23. Radics P.: (Csikai Gy. előadása alapján): A mágneses tér, Az elektromágneses indukció

Kiegészítő jegyzet a Kísérleti Fizika II. előadásokhoz, KLTE, Debrecen, Kís. Fiz. Tansz.  1972-1981.

24. Litz J.: Elektromosságtan I-II.rész Tankönyvkiadó, Budapest, 1980.
 


IV. Ellenőrző KÉRDÉSEK

1.§. 1. Ismertesse az elektromos töltés legfontosabb jellemzőit!

  2. Mi az elektromos megosztás?

  3. Ismertesse az elektroszkóp működését!

4. Mit jelent az elektromos töltés kvantáltsága és megmaradása?

  5. Ismertesse Coulomb-törvényét!

6. Adja meg a vákuum dielektromos állandóját (SI egységrendszerben)!
 

2.§. 1. Vezesse be az elektromos térerősséget!

2. Hogyan jellemezhetjük az elektromos mezőt erővonalakkal?

Ismertessen néhány kísérletet!

3. Írja fel egy (vagy több) nyugvó ponttöltés elektromos térerősségét!

4. Definiálja a lineáris, - a felületi - és a térfogati töltéssűrűséget!

5. Adja meg egy dipólus elektromos terét!

  6. Ismertesse a Millikan-kísérletet!

7. Adja meg a dipólusra ható erő és forgatónyomaték nagyságát homogén és inhomogén    elektrosztatikus térben!

8. Mit értünk elektromos fluxuson?

  9. Ismertesse az elektromos Gauss-törvényt!

10. Határozza meg egy R sugarú homogén töltött gömb elektromos térerősségét

a) térfogati és

b) felületi töltéselhelyezkedés esetén!
 

3.§. 1. Definiálja az elektromos potenciál és feszültség fogalmát!

2. Adja  meg az elektrosztatikus tér cirkulációját és rotációját!

  3. Határozza meg ponttöltésekből álló rendszer potenciálját!

4. Adja meg a térerősség és a potenciál kapcsolatát!

5. Határozza meg egy elektromos dipólus potenciálját a dipólustól nagy távolságban!

6. Jellemezze az elektromos mezőt egy véges kiterjedésű töltésrendszertől nagy távolságra!

7. Értelmezze töltésrendszer kölcsönhatási energiáját!

8. Adja meg az elektromos potenciális energiát folytonos töltéseloszlás esetén!

4.§. 1. Jellemezze az elektromos mezőt egy töltött vezető belsejében és a felület közelében!

2. Mi a csúcshatás? Ismertessen néhány kísérletet!

3. Mi a térelektronmikroszkóp és mi a  tér-ionmikroszkóp?

4. Hogyan működik a van de Graaf-generátor?
5. Definiálja a kapacitást! Adja meg szokásos mértékegységeit!

6. Adja meg az elektromosan töltött kondenzátor energiáját!

7. Írja fel az elekrosztatikai tér energiasűrűségét vákuum esetén!

8. Mekkora a vonzóerő a síkkondenzátor lemezei között?
 

5.§ 1. Hogyan változik egy kondenzátor kapacitása, ha a lemezei közé dielektrikumot     helyezünk?

  2. Definiálja a relatív dielektromos állandót!

3. Definiálja az elektromos polarizációvektort!

4. Vezesse be az elektromos szuszceptibilitás fogalmát!

  5. Definiálja az elektromos eltolódási vektort!

6. Írja fel Gauss-törvényét dielektrikumban!

7. Hogyan viselkedik E és D két különböző dielektrikum határán?

8. Írja fel a Clausius-Mosotti összefüggést!

9. Határozza meg az elektromos mező energiasűrűségét dielektrikum jelenlétében!

10. Ismertessen néhány kísérletet a dielektrikumban fellépő erőhatásokra!

  11.  Ismertesse az elektromos hiszterézis jelenségét!

  12. Ismertesse a direkt- és a reciprok piezoelektromos hatást!

  13. Mi a piroelektromosság?
 

6.§. 1. Mi az elektromos áram? Hogyan hozható létre?

2. Definiálja az áramerősség és áramsűrűség fogalmát!

3. Ismertesse a kontinuitási egyenletet!

4. Mitől függ a lineáris vezetőszakasz ellenállása?

  5. Hogyan függ az ellenállás a hőmérséklettől?

6. Írja fel az Ohm törvény differenciális alakját!
 

7.§. 1. Mi az elektromotoros erő?

  2. Mit értünk egy telep belső feszültségén és kapocsfeszültségén?

    3. Ismertesse Kirchhoff törvényeit!

    4. Mire szolgál a Wheatstone-híd? Ismertesse az elrendezést!

    5. Fogalmazza meg Joule-törvényét!

    6. Hogyan változik időben az áramerősség az RC-körben?

8.§. 1. Definiálja a mágneses indukcióvektort!

2. Írja fel a mágneses mezőbe helyezett áramjárta vezetőre ható erőt!

  3. Írja fel a mágneses mezőbe helyezett árammal átjárt hurokra ható forgatónyomatékot!

  4. Adja meg a mozgó töltésre elektromágneses mezőben ható erőt (a Lorentz-erőt)!

5. Ismertesse a galvanométer működését!

  6. Fogalmazza meg a Biot-Savart törvényt!

7. Mi az abszolút amper?

8. Ismertesse az Ampére-féle (gerjesztési) törvényt!

9. Jellemezze az egyenes tekercs (szolenoid) és a körtekercs (toroid) mágneses mezőjét!

  10. Írja fel egy v sebességű töltés mágneses térerősségét!

11. Határozza meg azt a munkát, amit az áramjárta vezetőnek mágneses mezőben való    mozgatásakor végzünk!

12. Mi a mágneses fluxus? Fogalmazza meg a mágneses Gauss-törvényt!
 

9.§. 1. Definiálja az M mágnesezettségi vektort!

  2. Definiálja a H mágneses térerősséget!

  3. Hogyan definiáljuk a relatív mágneses permeabilitást és a szuszceptibilitást?

  4. Hogyan viselkedik H és B két különböző közeg határfelületénél?

  5. Mi a giromágneses hányados?

  6. Mi az Einstein - de Haas és a Barnett effektus?

  7. Ismertesse a Stern - Gerlach-kísérletet!

8. Mit nevezünk dia-, para-, és ferromágnességnek?

  9. Mi a mágneses hiszterézis?

  10. Jellemezze a permanens mágneseket!
 

10.§.1. Milyen pályán mozog egy töltött részecske homogén mágneses mezőben?

   2. Ismertesse röviden a katódsugár-oszcilloszkóp működését!

   3. Ismertessen egy eljárást az elektron fajlagos töltésének meghatározására!

   4. Hogyan működik és mire szolgál a tömegspektrográf?

   5. Mi a részecskegyorsítók működési elve?
 

11.§. 1. Milyen a sávszerkezete a fémeknek, félvezetőknek és szigetelőknek?

  2. Jellemezze a fémek elektromos vezetőképességét!

  3. Mit nevezünk szupravezetőnek?

   4. Milyen jelentései vannak a félvezetők elméletében használt "lyuk" fogalomnak?

  5. Jellemezze röviden a félvezetők különböző vezetési típusait!

    6. Mi a Hall-effektus?

12.§.1.  Definiálja a kilépési munkát!

       2.  Jellemezze röviden a vákuumdióda karakterisztikáját!

       3.  Mi a kontaktpotenciál? Ismertesse a Volta-féle kísérletet!

       4.  Mi a Seebeck-effektus?

        5.  Mi a Peltier-effektus?

       6.  Mi a Thomson-effektus?

       7.  Hogyan viselkedik vezetés szempontjából a p-n átmenet?

       8.  Ismertesse a félvezető dióda működését!

       9.  Ismertesse a tranzisztor működését!
 

13.§.1. Ismertessen néhány kísérletet az elektrolitok vezetésére vonatkozóan!

       2.  Fogalmazza meg az elektrolízis Faraday-féle törvényeit!

       3.  Mitől függ az elektrolitok vezetőképessége?

        4. Ismertessen  kísérletet az ionok mozgásának szemléltetésére!

     5.  Mi az elektrolitikus polarizáció?

       6.  Mit nevezünk galvánelemnek? Hogyan működik (példán keresztül)?

       7.  Ismertesse az ólomakkumulátor működését!
 

14.§.1. Ismertesse a gázfázisban fellépő áramvezetés alapvető mechanizmusait!

2. Jellemezze a ködfénykisülést!

       3.  Mit nevezünk ív-, szikra- és koronakisülésnek?

       4.  Mikor jön létre gázkisüléses plazma?
 

15.§.1. Ismertessen néhány, az elektromágneses indukcióra vonatkozó kísérletet!

       2. Fogalmazza meg  az indukcióra vonatkozó Faraday törvényt!

      3. Fogalmazza meg Lenz törvényét!

       4. Mi az indukált elektromotoros erő?

      5. Jellemezze a sztatikus és az indukált elektromos mező közti különbséget!

       6. Hogyan mérhetjük meg B-t mágneses fluxusváltozás segítségével?

       7. Mi az önindukció jelensége?

       8. Értelmezze az áramkör ki- illetve bekapcsolásánál fellépő jelenségeket!

       9. Adja meg a kölcsönös indukciós együtthatót szorosan egymásra tekercselt vezetők esetén!

  10. Adja meg a mágneses mező energiáját és energiasűrűségét!

    11. Mi az örvényáram? Ismertessen  kísérleteket!
 

16.§.1. Definiálja az eltolódási áramot!

       2. Írja fel a Maxwell-egyenleteket differenciális és integrális alakban!

       3. Írja fel a Maxwell-egyenleteket kiegészítő "anyagi" egyenleteket!

       4. Mikor tekinthető egy áram kvázistacionáriusnak?
 

17.§.1. Mutassa meg, hogy egy LC körben elektromágneses rezgések keletkeznek!

       2. Hogyan kelthetünk elektromágneses rezgőkörben kényszerrezgéseket?

       3. Mi a feszültségrezonancia?

       4. Mi az áramrezonancia?

       5. Mit jelent a rezgőkör hangolása?

       6. Hogyan kelthetünk csatolt elektromágneses rezgéseket?

       7. Ismertessen néhány nagyfrekvenciás rezgésekre vonatkozó kísérletet!
 

18.§.1. Mi az effektív feszültség, illetve áramerősség?

       2. Hogyan viselkedik a kondenzátor váltakozó áramú körben?

       3. Hogyan viselkedik egy tekercs váltakozó áramú körben?

        4. Mi az impedancia? Fogalmazza meg a váltakozó áramra vonatkozó Ohm törvényt!

       5. Mit nevezünk a váltakozó áram hatásos teljesítményének?

       6. Ismertessen egy váltóáramú mérőműszert!

       7. Ismertessen egyenirányító alapkapcsolásokat!
 

19.§.1. Mi a háromfázisú áram és hogyan hozható létre?

        2. Ismertesse röviden a transzformátor működési elvét!

  3. Ismertessen néhány, transzformátoron alapuló kísérletet!
 

20.§.1. Írja fel a homogén hullámegyenletet!

       2. Mit nevezünk elektromágneses síkhullámnak?

       3. Jellemezze a vezetőben terjedő elektromágneses síkhullámot!

       4. Definiálja a Poynting-vektort!

        5. Írja fel és értelmezze az energiatételt!

       6. Határozza meg a Poynting-vektort síkhullámra!

     7. Definiálja az elektromágneses mező impulzussűrűségét!

     8. Jellemezze egy pontszerű dipólus sugárzási mezőjét (képletek nélkül)!

   9. Ismertesse Hertz kísérletét!

10. Ismertessen kísérletet a vezeték mentén terjedő elektromágneses hullámra!
 
 

V. Kollokviumi tételek

a) tételek

1. Az elektromos töltés. Coulomb törvénye

Elektromos alapjelenségek; kísérletek (elektromos állapot, kétféle elektromos töltés, az  elektromos megosztás)

Az elektromos töltés (kvantáltság, megmaradási tétel)

Coulomb törvénye, a töltés egysége
 

2.  Az elektromos tér. Az elektromos térerősség

Az elektromos tér fogalma. Az elektromos térerősség, az elektromos erővonalak

Ponttöltések és folytonosan eloszló töltések elektromos tere, ill. térerőssége

Az elektromos dipólus és elektromos tere
 

3.  Töltött részecskék és dipólus elektromos térben

Az elemi töltés meghatározása; Millikan kísérlete

Dipólus homogén és inhomogén elektromos térben
 

4. Gauss tétele és alkalmazása

Az elektromos tér fluxusa. Gauss-tétele (integrális és differenciális alakban)

A Gauss-tétel néhány alkalmazása:

    .gömbhéjon egyenletesen és folytonosan eloszló töltés elektromos tere,

      hosszú, egyenes vonal mentén egyenletesen és folytonosan eloszló töltés elektromos tere,

      nagyméretű síklemezen egyenletesen és folytonosan eloszló töltés elektromos tere,

      kiterjedt, tetszőleges alakú, töltött vezető felületénél az elektromos térerősség.

(Az a), b), c) és d) példák végeredményei szükségesek!)
 

5. Az elektromos tér munkája. Az elektromos potenciál

Az elektrosztatikai tér által végzett munka. Az elektrosztatikai tér örvénymentessége   (integrális és differenciális alakban megfogalmazva)

Az elektromos potenciál, potenciálkülönbség

Az elektromos térerősség és a potenciál közötti összefüggés; ekvipotenciális felületek
 

6. Pontszerű és folytonosan eloszló töltések potenciáltere

Ponttöltésektől származó potenciál. Folytonosan eloszló töltésektől származó potenciál

Dipólustól származó potenciál
 

7. Elektromos potenciális energia

Ponttöltésekből álló rendszer energiája. Dipólus potenciális energiája
 

8. Vezető elektromos térben. Töltött vezető elektromos tere

Vezető (külső) elektromos térben

Az elektromos térerősség és a potenciál a töltött vezető felületén és belsejében

A töltés (többlettöltés) elhelyezkedése a vezetőn, kísérletek

Elektromos tér a töltött vezetőben lévő üregben, elektrosztatikai árnyékoló hatás

Csúcshatás, kísérletek
 

9. Kapacitás; kondenzátorok

A kapacitás fogalma, gömb kapacitása. Kondenzátorok, síkkondenzátor kapacitása

Kondenzátorok kapcsolása. Töltött kondenzátor energiája ("folytonos feltöltés", "folytonos

  kisülés")

Az elektrosztatikai tér energiája, energiasűrűsége vákuumban és dielektrikum jelenléte esetén
 

10. Elektromosan töltött vezetőkre ható erők

Tetszőleges alakú, töltött vezető felületére ható erő. Töltött síkkondenzátor lemezei között

  ható erő

Thomson-féle feszültségmérleg

Elektrométerek

Tükörképerő
 

11. Dielektromos állandó. Szigetelők polározódása

Síkkondenzátor dielektrikummal, szigetelő anyag relatív dielektromos állandója

Az elektromos polarizációvektor, az elektromos szuszceptibilitás

Összefüggés a dielektrikum polarizációja és a kötött töltések felületi és térfogati sűrűsége

  között

Az elektromos eltolás vektora. Gauss-tétele dielektrikumokra
 
 

12. Az E és D vektorok viselkedése két közeg határfelületén

Az E és D vektorok érintőleges komponenseinek viselkedése két dielektrikum határfelületén

Az E és D vektorok normális komponenseinek viselkedése két dielektrikum határfelületén

Az E és D-vonalak törési törvénye
 
 

13. Az atomok és molekulák polarizálhatósága

Helyi vagy lokális térerősség a dielektrikum belsejében. Atomi polarizálhatóság.

Összefüggés a dielektromos állandó és a polarizálhatóság között, a Clausius-Mossotti-féle

  formula

14. Erőhatások dielektrikumokban

Töltött testekre és szigetelőkre ható erők elektrosztatikus térben, Coulomb-törvénye

  dielektrikum jelenléte esetén

Kísérletek a dielektrikumokban fellépő erőhatásokra
 

15. Ferroelektromosság. Piezo-és piroelektromosság.

Ferroelektromos anyagok és tulajdonságaik, dielektromos Curie-pont,

Curie-Weiss törvény. Elektrétek

Piezoelektromos effektus, reciprok piezoeffektus
 

16. Az elektromos áram. Az elektromos ellenállás

Az elektromos áram keletkezése (kísérletek), áramerősség és áramsűrűség

A töltésmegmaradás tétele; a kontinuitási egyenlet

Az Ohm-törvény és az ellenállás, fajlagos ellenállás és vezetőképesség. Az ellenállás

  hőmérsékletfüggése

Az Ohm-törvény differenciális alakja
 

17. Az elektromotoros erő. Áramforrások belső ellenállása

Nem elektrosztatikus természetű töltésszétválasztó erők, elektromotoros erő

Áramforrás belső ellenállása, annak kísérleti meghatározása
 
 

18. Kirchhoff törvényei. Az Ohm-és a Kirchhoff-törvények alkalmazásai

Kirchhoff törvényei (csomóponti törvény, huroktörvény)

Az Ohm- és a Kirchhoff-törvények néhány alkalmazása (ellenállások kapcsolása, elemek

  összekapcsolása teleppé, potenciométer)
 
 

19. Az áramkör munkája és teljesítménye

A stacionárius áram munkája és teljesítménye. Joule törvénye (kísérletek, differenciális alak)

A feszültségforrás teljesítménye
 
 

20. Kondenzátor feltöltése és kisülése ohmos ellenálláson át (soros RC-kör)

Kondenzátor feltöltéseellenálláson át, a töltés és az áramerősség időbeli változása

Kondenzátor kisülése ellenálláson át, a töltés és az áramerősség időbeli változása
 
 

21. A mágneses tér erőhatása áramvezetőkre

Mágneses tér. Mágneses tér hatása egyenes áramvezetőre (kísérletek), a B mágneses

  indukcióvektor definíciója. A mágneses fluxus

Két párhuzamos, egyenes áramvezető közti erőhatás; kísérletek, az abszolút amper

Mágneses térben mozgó töltésre ható erő: a Lorentz-féle erő
 
 

22. Áramhurok mágneses térben

Téglalap alakú áramvezető keret homogén mágneses térben; a keretre ható forgatónyomaték.

  Tekercsek mágneses momentuma

Áramhurok egyensúlyi helyzete homogén mágneses térben

Áramhurok inhomogén mágneses térben

Alkalmazások: galvanométerek, elektrodinamikus műszerek
 
 

23. A Biot-Savart törvény

A Biot -Savart-féle "elemi törvény"

A Biot -Savart- törvény alkalmazása mágneses tér kiszámítására:

  a) nagyon hosszú és nagyon vékony, egyenes áramvezető mágneses tere,

  b) köráram mágneses tere,

  c) két végtelenül hosszú és egymással párhuzamos, egyenes áramvezető között fellépő erő

   nagysága és iránya.

   (Az a) és c) példáknak csak a végeredményei szükségesek.)
 
 

24. Az Ampere-féle gerjesztési törvény

A B indukcióvektor vonalintegrálja az áramvezetők környezetében felvett zárt görbére

  vonatkozóan; az Ampere-féle gerjesztési törvény. Az Ampere-törvény differenciális alakja

Az Ampere-törvény alkalmazása mágneses tér kiszámítására; szolenoid mágneses tere, toroid

  mágneses tere (csak a végeredmények)
 
 

25. Mozgó töltések mágneses tere

Mozgó ponttöltés mágneses és elektromos tere.

Két mozgó ponttöltés között ható elektromos és mágneses erők

Konvekciós áram mágneses tere
 
 
 

26. Az anyag mágnesezése. A H mágneses térerősség

Mágneses indukció az anyag belsejében; a mágnesezettségi vektor

A mágnesezettségi vektor és a molekuláris áramsűrűség közötti kapcsolat (gondolatmenet és

  végeredmény)

A H mágneses térerősség; a H vektor rotációja és zárt görbe menti integrálja

A mágneses szuszceptibilitás és a mágneses permeabilitás

Mágneses tér számítása az anyagban: az M mágnesezettségű végtelenül hosszú rúd B

  mágneses tere; mágneses térben lévő végtelenül hosszú rúd mágneses tere; homogén,

  izotrop anyaggal kitöltött, végtelenül hosszú szolenoid H mágneses tere (csak

  végeredmény)
 
 

27. A B és H vektorok viselkedése két közeg határfelületén

A B és vektorok normális komponenseinek viselkedése két közeg határfelületén

A B és vektorok tangenciális komponenseinek viselkedése két közeg határfelületén

A B és vonalak törési törvénye
 
 

28. Az anyagok felosztása mágneses tulajdonságaik alapján

Az anyagok felosztása dia-, para- és ferromágneses anyagokra, kísérletek

A B(H) indukciós és az M(H) mágnesezési görbe, a mágneses hiszterézis

A Curie- hőmérséklet, a Curie-Weiss-törvény
 
 

29. A dia-para-és ferromágnesség értelmezéséről

Diamágnessség; a Larmor-precesszió, az atom indukált mágneses momentuma, a

  diamágneses szuszceptibilitás

Paramágnesség; a paramágnesség Langevin-féle értelmezéséről, a paramágneses

  szuszceptibilitás (csak a gondolatmenet; számolás nem kell)

Ferromágnesség; a mágneses domének, a Barkhausen-effektus
 

30. Atomok mágneses tulajdonságai. Giromágneses jelenségek

A giromágneses hányados. Az elektronspin

Atomok mágneses térben; Stern és Gerlach kísérlete

Mágnesezéssel való forgatás; Einstein-de Haas-effektus (számolás nem kell)

Forgatással való mágnesezés; Barnett effektus (számolás nem kell)
 

31. Permanens mágnesek. Mágneses körök.

Mágnesezett korong mágneses tere. Mágneses pólusok

A mágnességre vonatkozó Gauss-törvény

A mágneses Ohm-törvény.A légréses toroid

Az elektromágnes
 
 

b) tételek

1. Mozgó, töltött részecskék mozgása mágneses térben

Töltött részecske mozgása elektromos és mágneses térben, kísérlet "fonalsugarakkal"

Mágneses fókuszálás.
 

2. Mozgó, töltött részecskék eltérülése elektromos és mágneses térben

Töltött részecskék eltérülése elektromos térben, katódsugár oszcilloszkóp

Töltött részecskék eltérülése mágneses térben

Töltött részecskék eltérülése egyidejűleg ható, egymással párhuzamos elektromos és

  mágneses térben

3. Elektronok és ionok fajlagos töltésének meghatározása. Töltött részecskék gyorsítása

Az elektron fajlagos töltésének meghatározása (Thomson módszer, Busch módszer)

  (Egy tetszőleges módszer ismertetése.) Az elektron töltése, tömege és sebessége

Ionok fajlagos töltésének meghatározása (Aston-féle tömegspektrométerrel, Bainbridge-féle

  tömegspektrométerrel)

Töltött részecskék gyorsítása; a ciklotron
 

4. Szilárd testek elektromos vezetőképessége. Energiasáv-modell

Kísérleti eredmények, és azok értelmezése

Az energiasáv-modell: megengedett és tiltott energiasávok; energiasávok betöltése

  elektronokkal; vezetők, dielektrikumok és félvezetők
 

5. Áramvezetés fémekben. Szupravezetés

Fémbeli elektronok mozgása külső elektromos tér hatása alatt; az elektromos vezetőképesség

A fajlagos elektromos vezetés függése a hőmérséklettől

A szupravezetés; szupravezető tulajdonságok
 

6. Áramvezetés félvezetőkben. A Hall-effektus

Sajátvezetésű (intrinsic) félvezetők; saját- vagy intrinsic vezetés, a "lyuk" fogalma, az

intrinsic vezetőképesség

Adalékolt (extrinsic) vagy "szennyezéses" félvezetők; n- és p-típusú vezetés, fajlagos

  vezetőképesség

Hall-effektus fémekben és félvezetőkben
 

7. Elektronok kilépése fémekből. Kontaktpotenciál

A kilépési munka; potenciálkád-modell

Termikus elektronemisszió, vákuumdióda, vákuumtrióda

A Volta- és a Galvani-feszültség. Volta törvénye

Fém és vezető folyadék (elektrolit) érintkezése
 

8. Termoelektromos jelenségek

A Seebeck-effektus; a termoelektromotoros erő keletkezése. Alkalmazások; termoelem,

  termomágneses biztosító

A Peltier-effektus; a Peltier-hő keletkezése, kísérlet

A Thomson-effektus
 

9. A p-n átmenet. Félvezető eszközök

A p-n átmenet termikus egyensúlyi állapota; potenciálkorlát a p-n tartományban

A p-n átmenet egyenirányító tulajdonsága (gondolatmenet ismertetése)
 

10. Az elektrolízis alapjelenségei; a Faraday-féle törvények

Folyadékok elektromos vezetése; az elektrolitikus disszociáció

Példák az elektrolízisre (egy tetszőleges példa ismertetése)

Az elektrolízis Faraday-féle törvényei
 

11. Elektrolitok elektromos vezetőképessége

Ionok mozgása elektrolitokban ("ionvándorlás", "ionsúrlódás"), kísérletek

Ohm törvénye elektrolitokra
 

12. Galvánelemek. Az elektrolitikus polarizáció

A Daniell-féle galvánelem működése

Az elektrolitikus polarizáció, a polarizációs feszültség

Elektrokémiai áramforrások: szárazelemek (pl. a Leclanché elem), akkumulátorok

  (pl. ólomakkumulátor)
 

13. Elektromos vezetés gázokban

A gázok elektromos vezetése

Nem önálló elektromos vezetés közönséges nyomású gázokban; az áram és a feszültség  kapcsolata

Önálló elektromos vezetés ritkított gázokban; ködfénykisülés, katódsugarak, csősugarak  (rövid gondolatmenet)

Önálló elektromos vezetés közönséges nyomású gázokban; ívkisülés, szikrakisülés  (rövid gondolatmenet)
 

14. Az elektromágneses indukció jelensége

Az indukció alapjelenségei, kísérletek

A Faraday-féle indukciós törvény

Lenz törvénye
 

15. Indukció mozgó vezetőkben

Elektromotoros erő keletkezése mágneses térben mozgó vezetőben; az indukált elektromos

  térerősség

Elektromotoros erő keletkezése mágneses térben forgó vezetőhurokban
 

16. Indukció nyugvó vezetőkben

Nyugvó vezető időben változó mágneses térben; az indukált elektromos feszültség és

  elektromos tér (a Maxwell- féle II. egyenlet integrális és differenciális alakja)

Az indukciós törvény kísérleti igazolása
 

17. Az önindukció. A kölcsönös indukció

Az L önindukciós tényező vagy induktivitás, szolenoid tekercs induktivitása

Az önindukció szerepe az áram be-és kikapcsolásánál

A kölcsönös indukciós tényező vagy kölcsönös induktivitás; két szorosan egymásba csévélt,

  hosszú tekercs kölcsönös indukciós együtthatója (csak az eredmény kell)

18. Áramok mágneses terének energiája.Örvényáramok

Szolenoid tekercsben folyó áram mágneses terének energiája, a mágneses tér energiasűrűsége

Örvényáramok
 

19. Az eltolódási áram. A Maxwell-egyenletek

Az eltolódási áramsűrűség és áram, a teljes áramsűrűség és áram. A Maxwell- féle I. egyenlet

  differenciális és integrális alakja

Eltolódási áram fellépése a síkkondenzátor lemezei között, a kondenzátor feltöltésekor és

  kisülésekor (csak gondolatmenet és végeredmény)

  A Maxwell-egyenletek differenciális és integrális alakja

  Anyagegyenletek
 

20. Szabad elektromos rezgések zárt rezgőkörben

Szabad elektromos rezgések LC-körben; csillapítatlan elektromos rezgések

Szabad elektromos rezgések RLC-körben; csillapított elektromos rezgések

  (gondolatmenet ismertetése)
 

21. Kényszerrezgések. Csatolt elektromágneses rezgések

Kényszerrezgések soros RLC-körben, rezonancia eset, rezonancia görbe (gondolatmenet

  ismertetése)

Feszültségrezonancia (kísérlet)

Kísérletek nagyfrekvenciájú rezgésekkel, skin-effektus (rövid ismertetés)

22. Váltakozó áramok

A szinuszos váltakozó áram

Ohmos ellenállás, önindukciós tekercs és kondenzátor váltakozó áramú körben; induktív és

  kapacitív ellenállás

A váltakozó áram középértékei (effektív középérték)

A váltakozó áram teljesítménye
 

23. Váltakozó áramú mennyiségek mérése

A váltakozó áram egyenirányítása

Váltakozó áramú műszerek

24. Elektromos generátorok és motorok. A transzformátor

Váltakozó áramú generátorok; a háromfázisú áram

Váltakozó áramú motorok; a forgó mágneses tér

A transzformátor, az elektromos energia szállítása (gondolatmenet)
 

25. Elektromágneses síkhullámok homogén, izotrop szigetelőben

Az elektromágneses térre vonatkozó hullámegyenlet (gondolatmenet)

Elektromágneses síkhullámok (gondolatmenet)
 

26. Az elektromágneses tér energiája

  Az elektromágneses térre vonatkozó energiamegmaradás tétele

A Poynting-vektor
 

27. Az elektromágneses energia áramlása

Az energia áramlása az áramforrástól a fogyasztóhoz
 
 

28. Az elektromágneses tér impulzusa
 

29. Az elektromágneses sugárzás

Szabad elektromágneses hullámok

A Hertz- féle dipólus elektromágneses tere; a hullámzóna

A dipólus sugárzási teljesítménye (gondolatmenet)

Mozgó ponttöltés kisugárzása (gondolatmenet)
 

30. Hertz kísérletei; az elektromágneses hullámok terjedési tulajdonságai

Hertz kísérletei; elektromágneses hullámok visszaverődése, interferenciája, törése és  polarizációja

Az elektromágneses hullám terjedési sebessége szigetelőben
 

31. Elektromágneses hullámok vezetékek mentén

A feszültség és az áramerősség változása kettős vezeték (Lecher-drótpár) mentén

Elektromágneses állóhullámok a drótpár mentén, kísérletek
 
 

Az "Elektromosságtan" kollokviummal kapcsolatos néhány tudnivaló
 

1. A kollokvium (írásbeli és szóbeli részének) helye: Budó - tanterem

2. A kollokviumok írásbeli része reggel 8 órakor kezdődik és 9 óra 45 percig tart

Megjegyzés: az írásbeli elkezdése előtt az indexeket le kell adni a vizsgáztatónak

3.  A kollokviumok szóbeli része reggel 9 órakor kezdődik

4. Egy-egy vizsganapra maximálisan 10 fő jelentkezhet

Jelentkezni lehet: az előkészítőben (vagy a Kísérleti Fizikai Tanszék irodájában)