Elektryczność i magnetyzm 0900-FG1-2EIM
Profil studiów: ogólnoakademicki
Forma studiów: stacjonarne
Rodzaj przedmiotu: obowiązkowy (Moduł 1: Podstawy fizyki)
Dziedzina i dyscyplina nauki: Dziedzina nauk ścisłych i przyrodniczych, Dyscyplina nauki fizyczne
Rok studiów/semestr: 2 rok/ 3 semestr
Wymagania wstępne: Elementy podstaw fizyki (mechanika) oraz matematyki (elementy rachunku różniczkowego i całkowego)
Liczba godzin zajęć dydaktycznych 90 godzin : wykład - 30, konwersatorium -30 laboratorium - 30 godz.
Metody dydaktyczne: wykład, pokaz, ćwiczenia rachunkowe, laboratorium, dyskusja, konsultacje,
Punkty ECTS: 8
Bilans nakładu pracy studenta: udział w zajęciach (wykłady - 30, konwersatorium -30 laboratorium - 30 godz.) udział w konsultacjach (15 godz.), praca własna w domu i przygotowanie do zaliczeń oraz egzaminu.
Wskaźniki ilościowe: nakład pracy studenta związany z zajęciami wymagającym bezpośredniego udziału nauczyciela - 5.4 ECTS.
Zakres tematów:
Ładunki i pola, prawo Coulomba, wektor natężenia pola elektrycznego, prawo Gaussa
Praca i energia w elektrostatyce, potencjał elektryczny
Potencjał elektryczny, gradient funkcji skalarnej
Potencjał elektryczny, dywergencja funkcji wektorowej, twierdzenie Gaussa-Ostrogradskiego, laplasjan, rotacja funkcji wektorowej, twierdzenie Stokesa, równanie Poissona i równanie Laplace’a
Pole elektryczne wokół przewodników, metoda obrazów, pojemność przewodnika, kondensator próżniowy
Prąd elektryczny, gęstość prądu, opór elektryczny, prawo Ohma,
Siła elektromotoryczna ogniwa, prawa Kirchhoffa, prawa elektrolizy Faraday’a
Pola elektryczne wokół ładunku w ruchu, transformacja pola elektrostatycznego,
Pole magnetyczne, prawo Biota-Savarta, prawo Ampera, siła Lorentz’a,
Przewodnik z prądem w polu magnetycznym, ruch ładunku w polu elektrycznym i magnetycznym, efekt Halla
Indukcja elektromagnetyczna
Równania Maxwella
Obwody prądu zmiennego, oscylacje harmoniczne w obwodzie LC, obciążenie oporowe, pojemnościowe i indukcyjne,
Drgania wymuszone w obwodzie RLC, rezonans, prąd i napięcie skuteczne
Pola elektryczne i magnetyczne w materii
Rodzaj przedmiotu
Tryb prowadzenia przedmiotu
Założenia (opisowo)
Efekty kształcenia
Student
1. rozumie fundamentalne znaczenie fizyki dla rozwoju technologicznego, gospodarczego i cywilizacyjnego K_W01
2. rozumie rolę modelu ilościowego i abstrakcyjnego opisu obiektu fizycznego oraz zjawiska fizycznego w zakresie podstawowych działów fizyki K_W02
3. uzyskuje świadomość wagi eksperymentu jako sposobu weryfikacji koncepcji teoretycznych oraz świadomość niepewności eksperymentalnych K_W03
4. zna i rozumie podstawowe pojęcia oraz wybrane zjawiska dotyczące elektryczności i magnetyzmu - rozumie treść równań Maxwella K_W10
5. zna sposoby eksperymentalnej weryfikacji praw i koncepcji fizycznych, zna budowę oraz zasady działania aparatury pomiarowej do wybranych doświadczeń z zakresu elektryczności i magnetyzmu K_W11
6. umie analizować problemy z zakresu elektryczności i magnetyzmu, znajdować i przedstawiać ich rozwiązania w oparciu o zdobytą wiedzę oraz przy wykorzystaniu poznanych narzędzi matematyki wykonywać analizy ilościowe i wyciągać wnioski jakościowe K_U08
7. umie planować i wykonywać proste doświadczenia z zakresu elektryczności i magnetyzmu, krytycznie analizować ich wyniki oraz je prezentować K_U09
8. umie ze zrozumieniem i krytycznie korzystać z literatury i zasobów Internetu w odniesieniu do problemów elektryczności i magnetyzmu (K_U17);
9. zna ograniczenia swojej wiedzy i rozumie potrzebę dalszego kształcenia, podnoszenia kompetencji zawodowych, osobistych i społecznych (K_K01);
10. potrafi pracować w zespole przyjmując w nim różne role, w tym w szczególności rolę kierowniczą, potrafi przyjąć odpowiedzialność za realizowane zadanie zespołowe (K_K02);
Kryteria oceniania
Zaliczenie konwersatorium uwzględnia: (i) wyniki kolokwiów z ćwiczeń rachunkowych; (ii) oceny aktywności w trakcie zajęć (iii) oceny z rozwiązywania zadań domowych.
Zaliczenie laboratorium uwzględnia: (i) merytoryczne przygotowanie do eksperymentu, w tym rozumienie działania zestawu doświadczalnego, (ii) rzetelność przeprowadzonych pomiarów; (iii) sposób opracowania wyników i dyskusji błędów pomiarowych; (iv) zdolność do współpracy w zespole laboratoryjnym.
Egzamin z wykładu składa się z części pisemnej i ustnej uwzględnia się znajomość efektów omawianych na wykładzie (zrozumienia pokazywanych eksperymentów) oraz wprowadzonych formalizmów do opisu elektryczności i magnetyzmu.
Literatura
Literatura podstawowa
Samuel J. Ling, Jeff Sanny, William Moebs, Fizyka dla szkół wyższych Tom II, (2018) Katalyst Education, ISBN-13 wersji PDF 978-83-948838-4-3, OpenStax Polska.
E.M.Purcell, Elektryczność i magnetyzm, PWN Warszawa 1974.
Jan Gaj, Elektryczność i magnetyzm, Wydawnictwa Uniwersytetu Warszawskiego, 2000.
David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker, Podstawy fizyki 3, PWN 2008.
Literatura dodatkowa
R.P.Feynman, R.B.Leighton, M.Sands , Feymana wykłady z fizyki, tom 2.1. wyd. VI, Wydawnictwo Naukowe PWN 2007.
Andrzej Kajetan Wróblewski, Janusz Andrzej Zakrzewski, Wstęp do fizyki, t 2 cz.2 Warszawa, PWN 1989.
A.H.Piekara, Elektryczność materia i promieniowanie, PWN Warszawa 1986.
Szcz. Szczeniowski, Fizyka doświadczalna: elektryczność i magnetyzm, PWN Warszawa 1966.
Więcej informacji
Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb: