РОСЖЕЛДОР

Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего образования

"Ростовский государственный университет путей сообщения"

(ФГБОУ ВО РГУПС)

  УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе - начальник учебно-методического управления М.А. Кравченко

30.06.2019 г.
"Для размещения в ЭИОС настоящая РПД подписана
с использованием простой электронной подписи"

Кафедра "Связь на железнодорожном транспорте"

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

ДИСЦИПЛИНЫ

1Б.Ф "Электромагнитные поля и волны."

по Учебному плану

подготовки специалистов по специальности

23.05.05 Системы обеспечения движения поездов

Профильная направленность

Телекоммуникационные системы и сети железнодорожного транспорта

Квалификация выпускника "Инженер путей сообщения ", ФГОС ВО 3++

Ростов-на-Дону

2019 г.

 



 






Автор-составитель к.т.н., доц. Павлов Валерий Максимович предлагает настоящую Рабочую программу дисциплины 1Б.Ф "Электромагнитные поля и волны." в качестве материала для проектирования Образовательной программы РГУПС и осуществления учебно-воспитательного процесса по федеральному государственному образовательному стандарту высшего образования.

Рабочая программа дисциплины рассмотрена на кафедре "Связь на железнодорожном транспорте".





Экспертизу Рабочей программы дисциплины провел(а):

Сараев Сергей Игоревич, Главный инженер, Ростовская дирекция связи ЦСС-филиала ОАО "РЖД".





Рекомендуемое имя и тип файла документа:
1БФ_Электромагнитные п и в_С_23.05.05_во_6_Связь_п43238_и47288.doc


Наименование, цель и задача дисциплины

Дисциплина "Электромагнитные поля и волны.".

Учебный план по Образовательной программе утвержден на заседании Ученого совета университета от 29.03.2019 № 10, от 29.03.2019 № 1-.

Целью дисциплины "Электромагнитные поля и волны." является подготовка в составе других дисциплин блока "Блок 1 - Дисциплины (модули)" Образовательной программы в соответствии с требованиями, установленными федеральным государственным образовательным стандартом высшего образования для формирования у выпускника общепрофессиональных компетенций, способствующих решению профессиональных задач в соответствии с типом задач профессиональной деятельности, предусмотренным учебным планом и профильной направленностью "Телекоммуникационные системы и сети железнодорожного транспорта".

Для достижения цели поставлены задачи ведения дисциплины:

подготовка обучающегося по разработанной в университете Образовательной программе к успешной аттестации планируемых результатов освоения дисциплины;

подготовка обучающегося к освоению дисциплин "Линии связи", "Эксплуатация технических средств связи";

подготовка обучающегося к защите выпускной квалификационной работы;

развитие социально-воспитательного компонента учебного процесса.


Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине, соотнесенных с планируемыми результатами освоения Образовательной программы

Планируемые результаты обучения по дисциплине Установленные ОП компетенции и индикаторы их достижения
ОПК-1 - Способен решать инженерные задачи в профессиональной деятельности с использованием методов естественных наук, математического анализа и моделирования

Знает: основные понятия и фундаментальные законы физики

Умеет: применять методы теоретического исследования физических явлений в системах связи

Имеет навыки: экспериментального исследования физических явлений, процессов и объектов в системах свзи

Индикатор:
ОПК-1.1 - демонстрирует знания основных понятий и фундаментальных законов физики, применяет методы теоретического и экспериментального исследования физических явлений, процессов и объектов

Знает: основы высшей математики в части линейной алгебры, спектрального анализа, векторного анализа

Умеет: представить математическое описание процессов в системах связи

Имеет навыки: математического описания моделируемого процесса для решения инженерных задач в области электросвязи

Индикатор:
ОПК-1.4 - знает основы высшей математики, способен представить математическое описание процессов, использует навыки математического описания моделируемого процесса (объекта) для решения инженерных задач

Место дисциплины 1Б.Ф "Электромагнитные поля и волны." в структуре Образовательной программы

Дисциплина отнесена к Блоку 1Б Образовательной программы. Дисциплина входит в состав части, формируемой участниками образовательных отношений (Ф).

Требования к входным знаниям, умениям и компетенциям обучающегося, необходимым для изучения данной дисциплины, соответствуют требованиям по результатам освоения предшествующих дисциплин : "Математика", "Основы транспортной связи", "Физика".

Нормативный срок освоения Образовательной программы по очной форме обучения – 5 лет. Наименование формы и срока обучения из базы данных РГУПС (вид обучения): 5 лет очное, 5.8 лет заочное.

Обозначения-аббревиатуры учебных групп, для которых данная дисциплина актуальна: АКС, ЗКС.

Дисциплина реализуется в 6 семестре.

Объем дисциплины в зачетных единицах с указанием количества академических часов, выделенных на контактную работу обучающихся с преподавателем (по видам учебных занятий) и на самостоятельную работу обучающихся

Вид обучения: 5 лет очное

Общая трудоемкость данной дисциплины 3 зачетные единицы (108 часов), в том числе контактная работа обучающегося с преподавателем (КРОП) 48 часов.

Виды учебной работы Всего часов КРОП, часов Число часов в семестре
6
Аудиторные занятия всего и в т.ч. 48 48 48
Лекции (Лек) 24 24 24
Лабораторные работы (Лаб) 12 12 12
Практические, семинары (Пр) 12 12 12
       
Самостоятельная работа (СРС), всего и в т.ч. 24   24
Контрольная работа (К)      
Реферат (Р)      
Расчетно-графическая работа (РГР)      
Курсовая работа (КР)      
Курсовой проект (КП)      
Самоподготовка 24   24
Контроль, всего и в т.ч. 36   36
Экзамен (Экз) 36   36
Зачет (За)      
Общая трудоемкость, часы 108 48 108
Зачетные единицы (ЗЕТ) 3   3

Вид обучения: 5.8 лет заочное

Общая трудоемкость данной дисциплины 3 зачетные единицы (108 часов), в том числе контактная работа обучающегося с преподавателем (КРОП) 10 часов.

Виды учебной работы Всего часов КРОП, часов Число часов в заезде
8 9
Аудиторные занятия всего и в т.ч. 10 10 4 6
Лекции (Лек) 6 6 4 2
Лабораторные работы (Лаб) 2 2   2
Практические, семинары (Пр) 2 2   2
         
Самостоятельная работа (СРС), всего и в т.ч. 89   32 57
Контрольная работа (К) 12     12
Реферат (Р)        
Расчетно-графическая работа (РГР)        
Курсовая работа (КР)        
Курсовой проект (КП)        
Самоподготовка 77   32 45
Контроль, всего и в т.ч. 9     9
Экзамен (Экз) 9     9
Зачет (За)        
Общая трудоемкость, часы 108 10 36 72
Зачетные единицы (ЗЕТ) 3      

Содержание дисциплины, структурированное по темам (разделам) с указанием отведенного на них количества академических часов и видов учебных занятий

Содержание дисциплины

Семестр № 6

1. Основные характеристики электромагнитного поля. (Компетенция/и ОПК-1)

1.1. Уравнения Максвелла.

1.2. Граничные условия.

1.3. Сторонние токи и заряды.

1.4. Энергетические соотношения в электромагнитном поле.

1.5. Основные теоремы электродинамики.

2. Излучение электромагнитных волн. (Компетенция/и ОПК-1)

2.1. Решение уравнений электромагнитного поля.

2.2. Элементарный электрический излучатель.

2.3. Мощность и сопротивление излучения элементарного излучателя.

2.4. Элементарный магнитный излучатель.

2.5. Элемент Гюйгенса.

3. Распространение электромагнитных волн. (Компетенция/и ОПК-1)

3.1. Распространение радиоволн в свободном пространстве.

3.2. Пространство, существенное для прохождения радиоволн.

3.3. Радиоволны различных диапазонов в атмосфере Земли.

3.4. Множитель ослабления и коэффициент поглощения.

4. Электромагнитные волны в направляющих системах. (Компетенция/и ОПК-1)

4.1. Длинные линии.

4.2. Резонансные свойства отрезков линий.

4.3. Круговая диаграмма полных сопротивлений.

4.4. Радиоволноводы.

4.5. Резонаторы диапазона СВЧ.

4.6. Элементы трактов СВЧ.


Отведенное количество часов по видам учебных занятий и работы

Вид обучения: 5 лет очное

Номер раздела данной дисциплины Трудоемкость в часах по видам занятий
Лекции Практические занятия, семинары Лабораторные работы Самоподготовка
1 6 2 2 2
2 6 4 4 8
3 4 2 2 6
4 8 4 4 8
Итого 24 12 12 24
В т.ч. по интерактивным формам 20 12 12  

Лабораторный практикум

Вид обучения: 5 лет очное

Номер раздела данной дисциплины Наименование лабораторных работ Трудоемкость аудиторной работы, часы
Семестр № 6
1 Поле элементарного излучателя 2
2 Коаксиальная измерительная линия 4
3 Измерение входного сопротивления симметричного вибратора 2
4 Исследование электромагнитного поля прямоугольного волновода 4

Практические занятия (семинары)

Вид обучения: 5 лет очное

Номер раздела данной дисциплины Наименование (тематика) практических работ, семинаров Трудоемкость аудиторной работы, часы
Семестр № 6
1 Основные уравнения электромагнитного поля 2
2 Расчет диаграмм направленности излучателей 4
3 Энергетический расчет радиолинии связи 2
4 Расчет электромагнитного поля в прямоугольном волноводе 4

Самостоятельное изучение учебного материала (самоподготовка)

Вид обучения: 5 лет очное

Номер раздела данной дисциплины Наименование тем, вопросов, вынесенных для самостоятельного изучения Трудоемкость внеаудиторной работы, часы
Семестр № 6
1 Граничные условия; Сторонние токи и заряды; Основные теоремы электродинамики 2
2 Излучение электромагнитной энергии элементарным излучателем; Элементарный магнитный излучатель; Элемент Гюйгенса 8
3 Пространство, существенное для прохождения радиоволн; Множитель ослабления и коэффициент поглощения 6
4 Резонансные свойства отрезков линий; Круговая диаграмма полных сопротивлений; Резонаторы диапазона СВЧ; 8

Объем самостоятельного изучения учебного материала (самоподготовка) по виду обучения 5.8 лет заочное составляет 77 час.


Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации обучающихся по дисциплине

Перечень компетенций с указанием этапов их формирования в процессе освоения Образовательной программы

Компетенция Указание (+) этапа формирования в процессе освоения ОП (семестр)
6
ОПК-1 +

Описание показателей и критериев оценивания компетенций на различных этапах их формирования

Компе-
тенция
Этап
формирования
ОП (семестр)
Показатель оценивания Критерий оценивания
ОПК-1 6 Балльная оценка на экзамене - полнота усвоения материала,
- качество изложения материала,
- правильность выполнения заданий,
- аргументированность решений.
Выполненное практическое задание - правильность выполнения заданий.
Выполненная лабораторная работа - правильность выполнения заданий.

Описание шкал оценивания компетенций

Значение оценки Уровень освоения компетенции Шкала оценивания (для аттестационной ведомости, зачетной книжки, документа об образования) Шкала оценивания (процент верных при проведении тестирования)
Балльная оценка - "удовлетворительно". Пороговый Оценка «удовлетворительно» выставляется обучающемуся, который имеет знания только основного материала, но не усвоил его деталей, допускает неточности, недостаточно правильные формулировки, нарушения последовательности изложения программного материала и испытывает трудности в выполнении практических навыков. От 40% до 59%
Балльная оценка - "хорошо". Базовый Оценка «хорошо» выставляется обучающемуся, твердо знающему программный материал, грамотно и по существу его излагающему, который не допускает существенных неточностей в ответе, правильно применяет теоретические положения при решении практических работ и задач, владеет необходимыми навыками и приемами их выполнения. От 60% до 84%
Балльная оценка - "отлично". Высокий Оценка «отлично» выставляется обучающемуся, глубоко и прочно усвоившему программный материал, исчерпывающе, последовательно, грамотно и логически стройно его излагающему, в ответе которого тесно увязываются теория с практикой. При этом обучающийся не затрудняется с ответом при видоизменении задания, показывает знакомство с литературой, правильно обосновывает ответ, владеет разносторонними навыками и приемами практического выполнения практических работ. От 85% до 100%
Дуальная оценка - "зачтено". Пороговый, Базовый, Высокий Оценка «зачтено» выставляется обучающемуся, который имеет знания, умения и навыки, не ниже знания только основного материала, может не освоить его детали, допускать неточности, недостаточно правильные формулировки, нарушения последовательности изложения программного материала и испытывает трудности в выполнении практических навыков. От 40% до 100%
Балльная оценка - "неудовлетворительно", Дуальная оценка - "не зачтено". Не достигнут Оценка «неудовлетворительно, не зачтено» выставляется обучающемуся, который не знает значительной части программного материала, допускает ошибки, неуверенно выполняет или не выполняет практические работы. От 0% до 39%

Типовые контрольные задания или иные материалы, необходимые для оценки знаний, умений, навыков, характеризующих этапы формирования компетенций в процессе освоения образовательной программы

Типовые контрольные задания

Курсовые проекты (работы)

Не предусмотрено.


Контрольные работы, расчетно-графические работы, рефераты

Для заочной формы обучения контрольная работа проводится в форме компьютерного тестирования на базе ЦМКО.


Перечни сопоставленных с ожидаемыми результатами освоения дисциплины вопросов (задач):

Экзамен. Семестр № 6

Вопросы для оценки результата освоения "Знать":

1) Основные характеристики электромагнитного поля
2) Первое уравнение Максвелла, его физический смысл
3) Второе уравнение Максвелла, его физический смысл
4) Уравнения Максвелла в комплексной форме
5) Комплексная диэлектрическая проницаемость
6) Граничные условия для электрических составляющих поля
7) Граничные условия для магнитных составляющих поля
8) Сторонние токи и заряды
9) Основные теоремы электродинамики
10) Баланс энергии электромагнитного поля
11) Вектор Пойнтинга
12) Запаздывающие потенциалы
13) Элементарный электрический излучатель (ЭЭИ)
14) Структура электромагнитного поля ЭЭИ
15) Мощность и сопротивление излучения элементарного излучателя
16) Коэффициент направленного действия и коэффициент усиления излучателя
17) Элементарный магнитный излучатель
18) Элемент Гюйгенса
19) Формулы радиосвязи для идеальной радиолинии
20) Формула радиолокации для идеальной радиолинии
21) Пространство, существенное для прохождения радиоволн
22) Множитель ослабления и коэффициент поглощения
23) Распространение метровых волн в атмосфере Земли
24) Распространение декаметровых волн в атмосфере Земли
25) Распространение гектометровых волн в атмосфере Земли
26) Длинные линии передачи и их свойства
27) Первичные параметры длинных линий
27) Телеграфные уравнения
28) Вторичные параметры длинных линий
29) Входное сопротивление линии в режиме короткого замыкания
30) Входное сопротивление линии в режиме холостого хода
31) Круговая диаграмма полных сопротивлений
32) Поперечно-электрические поля в прямоугольном волноводе
33) Поперечно-магнитные поля в прямоугольном волноводе
34) Волна основного типа в прямоугольном волноводе
35) Понятие о резонаторах СВЧ
36) Элементы волноводного тракта

Вопросы для оценки результата освоения "Уметь":

1) Объяснить структуру электромагнитного поля элементарного излучателя
2) Определить комплексы напряжения и тока в любой точке линии через комплексы напряжения и тока в начале или в конце линии
3) Решить уравнения длинной линии при установившемся синусоидальном процессе
4) Вывести уравнения длинных линий
5) Измерить длину волны в измерительной линии
6) Измерить коэффициент бегущей волны в линии
7) Измерить коэффициент стоячей волны в линии
8) Снять диаграмму направленности излучателя
9) Снять поляризационную диаграмму излучателя
10) Объяснить устройство измерительной линии
11) Объяснить назначение основных элементов измерительной линии
12) Пояснить методику измерения входного сопротивления излучателя
13) Пояснить структуру круговой диаграммы полных сопротивлений
14) Пояснить структуру электромагнитного поля волны основного типа в прямоугольном волноводе

Вопросы для оценки результата освоения "Иметь навыки":

1) Волновое сопротивление линии 50 Ом. Комплексное сопротивление в произвольном сечении линии z = 25+j75 Ом. С помощью круговой диаграммы найти проводимость линии в этом сечении.

2) Волновое сопротивление линии 50 Ом. Комплексное сопротивление в произвольном сечении линии z = 75 Ом. С помощью круговой диаграммы определить коэффициент бегущей волны в линии.

3) Волновое сопротивление линии 50 Ом. Комплексное сопротивление в произвольном сечении линии z = 25+j75Ом. С помощью круговой диаграммы определить коэффициент стоячей волны в линии.

4) Волновое сопротивление короткозамкнутой линии 50 Ом. Её входное сопротивление z = 25+j75 Ом. Длина волны в линии 10 см. Определить длину линии.

5) Волновое сопротивление разомкнутой линии 50 Ом. Её входное сопротивление z = 25+j75 Ом. Длина волны в линии 10 см. Определить длину линии.

6) Напряженность электрического поля плоской волны в диэлектрике изменяется по закону.

ex (t,z) = 100 cos(wt-kz) В/м. Характеристическое сопротивление среды Zc = 100 Ом. Найти напряженность магнитного поля.

7) Напряженность магнитного поля плоской волны в диэлектрике изменяется по закону hy(t,z) = 100 cos(wt-kz)A/м. Характеристическое сопротивление среды Zc = 100 Ом. Найти напряженность электрического поля.


Методические материалы, определяющие процедуру оценивания знаний, умений, навыков, характеризующих этапы формирования компетенций

№ п/п Библиографическое описание
1 Методические указания, определяющие процедуру оценивания знаний, умений, навыков, характеризующих этапы формирования компетенций. Ресурс ЦМКО РГУПС.

Для каждого результата обучения по дисциплине определены

Показатели и критерии оценивания сформированности компетенций на различных этапах их формирования

Резуль-
тат
обуче-
ния
Компе-
тенция
Этап
формиро-вания в
процессе
освоения
ОП
(семестр)
Этапы
формирования
компетенции
при изучении
дисциплины
(раздел
дисциплины)
Показатель
сформиро-
ванности
компетенции
Критерий
оценивания
  ОПК-1 6 1, 2, 3, 4 Балльная оценка на экзамене - полнота усвоения материала,
- качество изложения материала,
- правильность выполнения заданий,
- аргументированность решений.
1, 2, 3, 4 Выполненное практическое задание - правильность выполнения заданий.
1, 2, 3, 4 Выполненная лабораторная работа - правильность выполнения заданий.

Шкалы и процедуры оценивания

Значение оценки Уровень
освоения
компетенции
Шкала оценивания
(для аттестационной
ведомости, зачетной
книжки, документа
об образовании)
Процедура оценивания
Балльная оценка -
"отлично",
"хорошо",
"удовлетворительно".
Дуальная оценка -
"зачтено".
Пороговый, Базовый, Высокий В соответствии со шкалой оценивания в разделе РПД "Описание шкал оценивания компетенций" Экзамен (письменно-устный).
Выполнение практического задания в аудитории.
Выполнение лабораторной работы (подготовка отчета).
Балльная оценка -
"неудовлетворительно".
Дуальная оценка -
"не зачтено".
Не достигнут

Перечень учебной литературы для освоения дисциплины

№ п/п Библиографическое описание Ресурс
1 Павлов, В.М. Электромагнитные поля и волны: учеб. пособие. - Ростов н/Д: ФГБОУ ВПО РГУПС, 2014. - 234 с. НТБ РГУПС, ЭБС РГУПС. ЭБС РГУПС
2 Таран В.Н., Габриэльян Д.Д.,Звездина М.Ю. Электромагнитные поля и волны: учеб. пособие для вузов. – Ростов н/Д: РГУПС, 2004. – 272 с. НТБ РГУПС, ЭБС РГУПС ЭБС РГУПС
3 Бредов М.М., Румянцев В.В., Топтыгин И.Н. Классическая электродинамика: учеб. пособие. – СПб.: М.: Краснодар: Лань, 2003. – 399 с. НТБ РГУПС 5 шт. НТБ РГУПС

Перечень учебно-методического обеспечения

№ п/п Библиографическое описание Ресурс
1 Павлов В.М. Учебно-наглядное пособие - тематические иллюстрации по дисциплине "Электромагнитные поля и волны.". РГУПС. - Ростов н/Д, 2019. ЭИОС РГУПС
2 Павлов, В.М. Измерение входного сопротивления симметричного вибратора: учебно-методическое пособие к лабораторной работе. – Ростов н/Д: ФГБОУ ВО РГУПС, 2017.- 12 с. ЭИОС РГУПС. ЭБС РГУПС
3 Павлов, В. М. Электромагнитные поля и волны [Текст] : учеб.-метод. пособие для лаб. работ / В. М. Павлов ; ФГБОУ ВО РГУПС. - Ростов н/Д : 2018. - 50 с. ЭИОС РГУПС ЭБС РГУПС
4 Павлов, В. М. Электромагнитные поля и волны [Текст, Электронный ресурс] : учеб.-метод. пособие для практ. занятий / В. М. Павлов ; ФГБОУ ВО РГУПС. - Ростов н/Д : 2019. - 46 с. ЭИОС РГУПС ЭБС РГУПС
5 Павлов, В.М. Электромагнитные поля и волны: учеб. пособие. - Ростов н/Д: ФГБОУ ВПО РГУПС, 2014. - 234 с. НТБ РГУПС, ЭБС РГУПС. ЭБС РГУПС
6 Павлов, В.М. Расчет электромагнитного поля в волноводе: учебно-методическое пособие для выполнения курсовой работы. – Ростов н/Д: ФГБОУ ВПО РГУПС, 2012.-32 с. ЭИОС РГУПС. ЭБС РГУПС

Электронные образовательные ресурсы в сети "Интернет"

№ п/п Адрес в Интернете, наименование
1 http://rgups.ru/. Ресурс ЭИОС РГУПС
2 http://www.iprbookshop.ru/. Электронно-библиотечная система "IPRBooks"
3 https://www.biblio-online.ru/. Электронно-библиотечная система "Юрайт"
4 http://www.umczdt.ru/. Электронная библиотека "УМЦ ЖДТ"
5 http://jirbis2.rgups.ru/jirbis2/. Электронно-библиотечная система РГУПС
6 https://rgups.public.ru/. Электронная библиотека "public.ru"

Профессиональные базы данных и информационно-справочные системы

№ п/п Адрес в Интернете, наименование
1 http://www.glossary.ru/. Глоссарий.ру (служба тематических толковых словарей)
2 http://www.consultant.ru/. КонсультантПлюс

Лицензионное и свободно распространяемое программное обеспечение

№ п/п Наименование Произ-
во
1 Операционная система ОС Microsoft Windows. Офисное программное обеспечение Microsoft Office. Общесистемное ПО Acrobat Reader. И

О - программное обеспечение отечественного производства

И - импортное программное обеспечение


Описание материально-технической базы, необходимой для осуществления образовательного процесса по дисциплине

Помещения(аудитории):

учебные аудитории для проведения учебных занятий;

помещения для самостоятельной работы.

Для изучения настоящей дисциплины в зависимости от видов занятий используется:

Учебная мебель;

Технические средства обучения (включая стационарный либо переносной набор демонстрационного оборудования);

Лабораторное оборудование.

Самостоятельная работа обучающихся обеспечивается компьютерной техникой с возможностью подключения к сети "Интернет" и ЭИОС.


"____" _________________20___г.


Код РПД: 47288.