Розроблено методичну систему, яка активізує пізнавальну діяльність учнів на уроках вивчення нового навчального матеріалу з електродинаміки з застосуванням комп'ютера. Розглянуто технічний та методичний аспекти застосування ЕОМ для вивчення нового навчального матеріалу в загальноосвітній школі (ЗОШ). Апробовано методичну систему педагогічних програмних засобів і розробок, що реалізуються на базі ЕОМ під час вивчення нового матеріалу з фізики з розділу "Електродинаміка" в ЗОШ. Запропоновані методичні розробки стимулюють підвищення активізації пізнавальної діяльності учнів.

  Скачати повний текст

Розроблено теорію процесів депінінгу пружних вихрових ниток з протяжних одно- та двовимірних структурних дефектів в анізотропних надпровідниках під впливом неоднорідно розподіленої сили Лоренца. Обраховано критичний струм депінінгу вихорів з протяжних дефектів і відповідні енергію активації й опір надпровідника у резистивному стані. Запропоновано нову модель для розрахунків критичного струму та властивостей неоднорідного резистивного стану. Узагальнено теорію нелінійної дифузії вихорів на випадок неоднорідного змішаного стану надпровідника. Передбачено нові ефекти нелінійної дифузії вихорів у неоднорідному змішаному стані надпровідників в присутності зовнішнього змінного магнітного поля. Вдосконалено теорію високочастотного відгуку вихорів Абрикосова для надпровідників з різними типами пінінгуючих дефектів - точкових, протяжних, а також, "надчистих" надпровідників з холловською динамікою вихорів.

  Скачати повний текст

Розроблено лінійну та нелінійну електродинаміку структур, які дозволяють генерувати більші потужності та збуджувати надвисокі прискорювальні градієнти поля у прискорювачах. За результатами дослідження показано, що одержати великі потужності та надвисокі поздовжні електричні поля можливо на основі гібридних плазмових уповільнювальних структур і за допомогою збудження кільватерних полів інтенсивними згустками заряджених частинок у плазмі, плазмово-діелектричних і діелектричних системах. Розглянуто практичні способи реалізації переваг гібридних уповільнювальних структур. Виконано розрахунки та наведено рекомендації щодо перевірки основних принципів високоградієнтного прискорення частинок з використанням кільватерних полів. Розроблено концепцію кільватерного прискорювача з використанням діелектричного резонатора.

  Скачати повний текст

Дисертація присвячена питанням збудження електромагнітних хвиль сильнострумовими пучками електронів у плазмі. Досліджене збудження коливань з широким частотним спектром при взаємодії сильнострумового релятивістського пучка електронів з плазмою. Досліджена електродинаміка гофрованого коаксіального плазмовозаповненого хвилевода, в якому розповсюджується сильнострумовий електронний пучок. Побудована теорія збудження електромагнітних хвиль електронним потоком в плоскій уповільнюючій лінії з магнітною самоізоляцією. Досліджено вплив обмеженості електронного потоку на параметри нестійкості відносного руху просторово розділених електронних та іонних потоків, яка може виникати при пропусканні сильного струму крізь плазму.

  Скачати повний текст

Запропоновано орієнтаційну модель епітаксійного росту та проведено комп'ютерне моделювання початкових стадій росту анізотропних плівок. Виявлено, що межові дислокації, упорядковані у низькокутових межах доменів, у НВЧ полі можуть призводити до виникнення теплової нестійкості. Удосконалено модель обмеження критичного струму за рахунок депінінгу Абрикосовських вихорів з дислокацій, що дозволяє обчислити параметри наноструктури плівок з магнітних або транспортних вимірювань. Виявлено аномальні польові залежності опору в'язкої течії магнітного потоку та параметрів нелінійної частини вольт-амперних характеристик, пов'язані з некогерентною течією потоку в каналах легкого плину. Сформовано механізм руху вихорів вздовж низькокутових границь за рахунок переповзання вихорів між дислокаціями.

  Скачати повний текст

Вивчено вплив анізотропної квадратичної магнітооптичної взаємодії на властивості поляритонів у низці напівобмежених гіротропних магнітних структур, що знаходяться у постійному зовнішньому електричному полі та межують з немагнітним середовищем. Показано, що зовнішнє електричне поле індукує невзаємність спектра об'ємних магнітних поляритонів ТМ і ТЕ типу вже в необмеженому гіротропному магнітному середовищі. Виявлено аномалії за умов локалізації, відбиття та проходження об'ємної електромагнітної хвилі крізь межу розподілу "гіротропний магнетик - немагнітний діелектрик".

  Скачати повний текст

На підставі науково-педагогічного аналізу теорії та практики політехнічного навчання фізики показано необхідність посилення політехнічної підготовки учнів у процесі вивчення фізичних основ головних напрямів науково-технічного прогресу (НТП) на сучасному етапі. Виявлено й обгрунтовано найважливіші тенденції, що характеризують розвиток політехнічного навчання у процесі вивчення фізики в середній школі. Визначено зміст політехнічного матеріалу за сучасних умов викладення шкільного курсу фізики відповідно до вимог НТП. Розроблено методику вивчення фізичних засад сучасного виробництва. Створено модель політехнічної освіти учнів у процесі навчання даного предмета, визначено її критерії, показники, рівні, експериментально доведена її ефективність. Досліджено міжпредметні зв'язки у процесі навчання фізики у школі. Удосконалено зміст і методи організації факультативних занять, спрямованих на розвиток політехнічних знань і умінь учнів для вивчення розділів "Електродинаміка" та "Квантова фізика". Розглянуто сучасний стан екологічної освіти, розроблено її теоретичні основи, зміст і методику екологічної підготовки старшокласників під час вивчення термодинаміки й електродинаміки. Викладено питання формування професійної орієнтації роботи у процесі навчання фізики в сучасній середній школі.

  Скачати повний текст

mНаведено результати експериментального та теоретичного дослідження плазми продуктів згорання металізованих складів, твердих і газових палив, визначено механізми процесів міжфазних взаємодій і способи їх регулювання. Показано, що під час випаровування краплі водяного розчину карбонату калію, використаного як домішку, що легко іонізується у вуглеводному полум'ї, виникає пульсаційний режим, установлено критерій зміни режиму випаровування. Обгрунтовано вибір коксу для форсованого спалювання в імпульсному генераторі плазми за високих тисків і температури та спосіб введення домішку, яке легко іонізується. Оцінено зміну ступеня іонізації плазми залежно від взаємного розташування конденсованих частинок та їх параметрів, що спричинює дальнодію між ними. Вивчено електроакустичні коливання частинок та доплерівський ефект у термоемісійній плазмі, нуклеацію в запорошеній плазмі. Уперше запропоновано поняття узагальненого потенціалу плазми та параметра нерівноважності.

  Скачати повний текст

Зазначено, що генералізація та систематизація розділу "Електродинаміка" для учнів профільних (фізичних, фізико-математичних і фізико-технічних) класів ефективно здійснюється на підставі системи фундаментальних фізичних понять. Вдосконалено методичну модель процесу формування системи фундаментальних фізичних понять в учнів профільних класів у процесі вивчення розділу "Електродинаміка", яка будується на підставі конструктивного та системного підходів і полягає у конструюванні фундаментальних фізичних понять як теоретичних узагальнень під час збереження їх емпіричної основи. Запропоновано модель організації навчально-виховного процесу з фізики на підставі системи фундаментальних фізичних понять для учнів профільних класів, у якій за побудови структурно-логічних схем вивчення всіх підрозділів чільне місце займають фундаментальні фізичні поняття й ідеї фізичні науки.

  Скачати повний текст

Дисертаційну роботу присвячено теоретичному дослідженню властивостей імпульсного електромагнітного пікосекундного та наносекундного випромінювання в ближній та проміжній зонах. Тематику всієї роботи можна окреслити єдиним підходом до розв'язання задач випромінювання та приймання електромагнітних імпульсів з урахуванням ефектів ближньої зони, який полягає у відмові від спектральних перетворень та роботі в часовій області, що дозволяє уникнути появи ближньої зони, як особливого випадку розв'язання. Задачі, яким присвячена робота, здебільшого розглянуто з апертурними антенами імпульсного випромінювання як джерело поля. Увага до ближньої зони обумовлена декількома факторами: ефектом концентрації енергії апертурними імпульсними антенами у ближній зоні, що спричиняє прояв слабконелінійних ефектів та викривлення фронту імпульсу в зоні формування електромагнітної хвилі.В роботі уперше отримано перехідну функцію антени імпульсного випромінювання К. Баума в явному виді від просторових координат точки спостереження та часу. Окрім цього, враховано нелінійну взаємодію поодинокого наносекундного імпульсу з керрівським середовищем. Отриманий теоретичний доробок використано для удосконалення методики виділення корисної інформації з імпульсної надширокосмугової хвилі з урахуванням ефектів ближньої зони випромінювання.Ключові слова: часова область, електромагнітний імпульс, над- широкосмугова електродинаміка, керрівська нелінійність, слабка нелінійність, метод еволюційних рівнянь, машинне нявчання, рекурентні нейронні мережі, тривала короткочасна пам'ять.^UDissertation for the degree of a candidate of physical and mathematical sciences in specialty 01.04.03 Radiophysics. V. N. Karazin Kharkiv National University of the Ministry of Education and Science of Ukraine, Kharkiv, 2020.The manuscript is a theoretical investigation of impulse ultrawideband electromagnetic field properties in near and far radiation zones. The whole thesis topic is united by the same approach of radiation and reception problems solving with an attention to near zone effects. The idea of the approach is to avoid furrier transform and provide a solution in time domain. As the result the solution will not carry near radiation zone as a spatial case of radiation. Most of problems considered in the manuscript have impulse radiating antenna as a source of electromagnetic filed. The attention to near radiation zone is caused by energy concentration with nonlinear interactions and impulse shape distortion.The analytical solution for the nanosecond electromagnetic pulse radiation into nonlinear medium with near zone accounting was obtained for the first time. The circular aperture is considered as a source of a single nonstationary electromagnetic pulse with Heaviside like time dependency. The obtained analytical statement for e- filed intensity contains multiple integral over fast oscillation function with Bessel function core. The integral was numerically calculated with explicit accuracy by multidimensional quadrature rules of Simpson-Runge.The obtained statement of nonlinear filed intensity contains integral coefficient, but the dependency from azimuthal angle and maximum magnitude are presented in closed form. The statement allowed to observe time domain analogs of known nonlinear effects. Also, graphical analysis of the statement performed. Moreover, the cubic nonlinearity was generalized to the case of weak polynomial nonlinearity. The nonlinear propagation modeling does not include the influence of medium dispersion.The obtained liner solution in closed form was applied to information transmitting and reception modeling. The analysis and literature review faces out the near-far communication problem. The manuscript contains the patented methodic of information extraction with near zone accounting. The methodic is based on usage of topolectal separated on encoder and decoder physical neural network with long-short term memory as a structural unit.Keywords: time domain, electromagnetic pulse, ultrawideband, Kerr nonlinearity, weak nonlinearity, evolutionary approach, machine learning, recurrent neural networks, long-short term memory.

Знайдені умови для появи нестійкості запінінгованого стану вихрової лінії при заданих зовнішніх чинниках, яка призводить до депінінгу вихору з дефекту. Розраховано густину максимального транспортного струму, що призводить до зриву вихору з дефекту – густину критичного струму депінінгу. Обчислено енергію активації для процесів термічно активованого крипу вихорів в надпровідниках з лінійними дефектами та її залежність від густини транспортного мейснерівського струму на поверхні надпровідника, порівняною з густиною критичного струму депінінгу. Показано, що на змінному струмі (у НВЧ діапазоні) певний внесок у поверхневий опір надпровідника із лінійними дефектами виникає за рахунок осциляцій вихрових «кінків», що з'єднують частини вихрової нитки, запінінговані на сусідніх дефектах. Теоретично досліджено залежність критичного струму від кута розорієнтації та магнітного поля в бікристалах високотемпературного надпровідника з малокутовою границею нахилу [001].^UThe paper is devoted to solution of some problems related to the mixed state electrodynamics in type-II superconductors with columnar defects.A model of pinning and dynamics of Abrikosov vortices in superconductors of the second kind with linear columnar defects has been developed, taking into account the balance of forces acting on vortices from inhomogeneously distributed transport current, pinning force of linear defects and intrinsic vortex line tension under condition of a weak intervortex interaction. The stationary shape of the vortex line is calculated, which depends on the influence of external factors - the pinning force created by the linear defect, the transport current amplitude on the surface, and the vortex line elastic properties associated with the material anisotropy. The conditions for the appearance of instability of the vortex line pinned stateat given external conditions, which leads to the vortex escape from the columnar defect, are calculated. The density of the maximum transport current is calculated, which leads to the escape of the vortex from the defect - the depinning critical current density.

Продемонстровано шляхи мініатюризації структури мікросмужкових НВЧ резонаторів з використанням щільно упакованих фрактальних топологій. Виготовлено серію мініатюрних фрактальних YBCO мікросмужкових резонаторів з експериментальних НВЧ характеристик яких визначено частотні залежності поверхневого опору YBCO плівок, які добре описуються у рамках дво-рідинної моделі надпровідності. Наведено результати експериментальних досліджень динаміки руху вихорів Абрікосова у вигляді магніто-польових, температурних та кутових залежностей електродинамічних параметрів– коефіцієнтів в'язкості та пінінгу. Показано реалізацію режиму індивідуального двовимірного пінінгу вихорів у тонких YBCO плівках в значному діапазоні зміни полів та температури. Виявлено вплив вигинів топології мікросмужкових Nb, MoRe, YBCO резонаторів на нелінійний відгук. Визначено домінування нелінійного теплового відгуку, який реалізується у слабких місцях границь зерен MoRe та Nb плівок. Продемонстровано практичну реалізацію широкосмугового та вузькосмугового НВЧ надпровідних фільтрів, виготовлених з високотемпературних надпровідних YBCO плівок. Виявлена нелінійна залежність зміни втрат у смузі пропускання вузькосмугового YBCO фільтра від прикладеної потужності НВЧ сигналу.^UIn the dissertation, the scientific problem of microwave electrodynamics of superconducting films Nb, MoRe, YBCO and their application in passive devices of superhigh - frequency (microwave) electronics has been solved. The use of superconductors in microwave electronics is very promising, as it allows to meet needs of more advanced devices compared to existing ones based on normal metals (copper, silver) and to create devices with much better parameters - high-quality resonators, filters and antennas with high signal sensitivity and selectivity, etc. However, there are problems specific to superconducting materials. In particular, it is necessary to reduce the residual surface resistance of the superconducting material in the microwave range, high-frequency energy losses associated with oscillations of magnetic flux trapped or induced by the microwave field associated with Abrikosov vortices, and the nonlinearity of the microwave response inherent in a superconducting material. Superconducting YBCO films on sapphire and LaAlO3 substrates were obtained by pulsed laser deposition. Superconducting niobium films on sapphire substrates have been obtained by magnetron DC sputtering with the addition of a small component of a radio-frequency current. Superconducting films of the MoRe alloy on polycortical substrates were obtained by magnetron sputtering. The studied microstrip structures were fabricated using standard photolithography and subsequent etching, and then placed in a cryostat. The frequency response of the samples was measured using a vector circuit analyzer that operated in an automatic mode in the range from 300 kHz to 3.6 GHz and had a dynamic power change range of 40 dB. During the frequency response experiment, the values of the loaded Q factor and the resonant frequency have been calculated. Numerical calculations (the method of moments) were used to obtain the frequency response of microstrip resonators with different topologies, and copper with a thickness of 10 μm greater than the thickness of the skin layer was chosen as the material. Using the resulting dependence of the quality factor on the frequency and calculating the value of the surface resistance of the copper microstrip, the frequency dependences of the frequency-normalized geometric factor were obtained. It has been shown that the geometric factor increases significantly with increasing frequency for all topologies in the form of a meander, and takes fixed values for topologies in the form of segments and fractals Using approximations of the surface resistance of YBCO film and the calculation of the copper film surface resistance, the frequency dependences of the surface resistance of YBCO and copper films in a wide frequency range were constructed and it was estimated that the studied HTSC films should be used as a replacement for traditional materials.Experimental studies of magnetic-field and temperature dependences of electrodynamic parameters of thin YBCO films were performed at the minimum possible microwave signal power of -40 dBm. It was the way for achieving a linear mode of the microwave response of superconducting films. The measured dependences of the change in the real and imaginary parts of the complex resistance on the magnitude of the magnetic field induction B were linear, i.e., the change in the complex resistance was proportional to the magnetic field induction . This indicated that there were no weak links in the samples. It was shown that the dependence of the Labush parameter kp and the viscosity coefficient on the magnetic field to large values of the magnetic field (~ 1T) was not observed. This indicates that the individual pinning mode was implemented, even near the critical temperature, which may be due to the presence of a large number of long linear and planar defects formed in YBCO films during the deposition. The angular dependences viscosity and kp showed the presence of maxima for the parallel plane of the film of the magnetic field orientation 0o, which may show the presence of internal pinning due to the layered structure of YBCO films. Practical implementations of broad-band and narrow-band microwave superconducting filters made of high-temperature superconducting YBCO films is considered. An experimental comparison of the characteristics of superconducting and copper filters showed significant advantage in the use of superconductors in realizing filters with unique characteristics. Dependence of the variations in the bandwidth loss of a narrow-band YBCO filter on the applied microwave signal power was measured while the presence of a nonlinear response in superconducting filters has been demonstrated. According to the results of the research, we conclude that it is possible to apply superconducting YBCO filters with only small values of the microwave input signal power.