Elementy elektrodynamiki klasycznej 0900-FM1-2EEK
Elementy elektrodynamiki klasycznej są jedno-semestralnym kursem przedmiotu, obejmującym 30 godzin wykładu i 30 godzin konwersatorium (2 godziny wykładu i 2 godziny konwersatorium tygodniowo).
Profil studiów: ogólno-akademicki.
Forma studiów: stacjonarne.
Moduł: fizyka teoretyczna, przedmiot obowiązkowy.
Dziedzina i dyscyplina nauki: nauki fizyczne, elektrodynamika klasyczna.
Rok studiów, semestr: 2 rok, 4 semestr, studia I stopnia.
Wymagania wstępne: kurs analizy matematycznej, kurs algebry, kurs mechaniki klasycznej.
Metody dydaktyczne: wykład, rozwiązywanie zadań, zadania domowe, dyskusje, konsultacje, samodzielne studiowanie.
Punkty ECTS: 6.
Bilans nakładu pracy studenta: wykład (30 godzin), konwersatorium (30 godzin), zadania domowe (60 godzin), dyskusje (5 godzin), konsultacje (15 godzin), samodzielne studiowanie (60 godzin).
Wskaźniki ilościowe: wykład (1.5 punkty ECTS), konwersatorium (2 punkty ECTS), zadania domowe (1 punkt ECTS), dyskusje (0,5 punktu ECTS), konsultacje (0,5 punktu ECTS), samodzielne studiowanie (0.5 punktu ECTS).
1 tydzień:
Prawo Coulomba dla ładunków punktowych i ciągłych rozkładów ładunku elektrycznego.
2 tydzień:
Prawo Gaussa w próżni w postaci różniczkowej i całkowej.
Potencjał elektrostatyczny,
Praca i energia w elektrostatyce.
Zasada superpozycji w elektrostatyce.
3 tydzień:
Własności przewodników w ramach elektrostatyki.
Dipole elektryczne.
Polaryzacja dielektryczna, ładunki związane, pole D.
Prawo Gaussa w dielektryku, ładunki swobodne.
Dielektryki liniowe, energia układu dielektryków.
4 tydzień:
Równanie ciągłości prądu elektrycznego, prawo zachowania ładunku elektrycznego.
Siła Lorentza.
Prawo Biota-Savarta.
5 tydzień:
Prawo Ampere’a w postaci różniczkowej i całkowej.
Statyczne równania Maxwella.
Potencjał wektorowy pola magnetycznego.
Dipole magnetyczne.
6 tydzień:
Zjawiska paramagnetyzmu i diamagnetyzmu.
Magnetyzacja,indukowane prądy związane.
Prawo Ampere’a w materiałach magnetycznych, pole H.
Domeny magnetyczne, zjawisko ferromagnetyzmu, pętla histerezy.
7 tydzień:
Prawo Ohma, postać polowa i potencjałowa.
Siła elektromotoryczna SEM, prawo strumienia.
8 tydzień:
Indukcja elektromagnetyczna, prawo Faradaya.
Prawo Lenza - uniwersalna reguła strumienia.
Indukcyjność wzajemna i własna obwodów.
9 tydzień:
Modyfikacja Maxwella dla prawa Ampere’a.
Równania Maxwella ze źródłami w próżni i liniowym ośrodku dielektrycznym.
Równania Maxwella dla potencjałów, transformacja cechowania, warunek Lorentza.
10 tydzień:
Fale elektromagnetyczne w próżni i liniowym ośrodku dielektrycznym.
Notacja zespolona dla fal elektromagnetycznych, równania Fresnela dla fal elektromagnetycznych na granicy dwóch ośrodków.
11 tydzień:
Potencjały opóźnione w cechowaniu Lorentza.
Potencjały Lienarda-Wiecherta dla ładunku punktowego.
Pole elektromagnetyczne dla ładunku punktowego poruszającego się ze stałą prędkością.
12 tydzień:
Promieniowanie ładunku punktowego. Promieniowanie dipola elektrycznego.
13 tydzień:
Promieniowanie1 i 2-wymiarowego rozkładu prądu elektrycznego
Promieniowanie multipolowe.
Potencjał Hertza.
14 tydzień:
Promieniowanie: dipola elektrycznego, dipola magnetycznego,
kwadrupola elektrycznego
15 tydzień:
Promieniowanie przyspieszanego ładunku elektrycznego.
Promieniowanie hamowania – Bremsstrahlung .
Promieniowanie cyklotronowe.
Rodzaj przedmiotu
Wymagania (lista przedmiotów)
Założenia (lista przedmiotów)
Założenia (opisowo)
Efekty kształcenia
Student:
1) rozumie rolę modelu ilościowego i abstrakcyjnego opisu obiektu fizycznego oraz zjawiska fizycznego w zakresie podstawowych działów fizyki, K_W02.
2) zna ograniczenia stosowalności wybranych teorii fizycznych, modeli obiektów fizycznych i opisu zjawisk fizycznych, K_W04
3) rozumie formalną strukturę podstawowych teorii fizycznych, potrafi użyć odpowiednich narzędzi matematycznych do ilościowego opisu zjawisk z wybranych działów fizyki, K_W09
4) ma wiedzę z zakresu podstaw elektrodynamiki klasycznej, zna teoretyczny opis oraz narzędzia matematyczne do analizy wybranych układów elektromagnetycznych, K_W05
5) umie ze zrozumieniem i krytycznie korzystać z zasobów literatury oraz zasobów Internetu w odniesieniu do problemów elektrodynamiki klasycznej, K_U10
6) rozumie strukturę fizyki jako dyscypliny naukowej, uzyskuje świadomość powiązań poszczególnych dziedzin i teorii, zna przykłady błędnych hipotez fizycznych i błędnych teorii fizycznych, K_W02
7) umie stosować poznane narzędzia matematyki do formułowania i rozwiązywania wybranych problemów z zakresu fizyki teoretycznej, K_W11
8) umie przedstawić teoretyczne sformułowanie elektrodynamiki klasycznej oraz używając odpowiednich narzędzi matematycznych przeprowadzić teoretyczną analizę wybranych układów elektromagnetycznych, K_U08
9) zna ograniczenia swojej wiedzy i rozumie potrzebę dalszego kształcenia, podnoszenia kompetencji zawodowych, osobistych i społecznych, K_K02
10) potrafi samodzielnie wyszukiwać informacje w literaturze i zasobach Internetu, także w językach obcych, K_U42
Kryteria oceniania
Po zakończeniu kształcenia z przedmiotu Elementy elektrodynamiki klasycznej odbywa się egzamin pisemny i ustny, który weryfikuje uzyskaną wiedzę.
Studenci uczestniczą w wykładzie wspieranym narzędziami informatycznymi ilustrującymi przekazywane treści. Są stymulowani do zadawania pytań i dyskusji.
Studenci otrzymują listy zadań do samodzielnego rozwiązania, których treść jest skorelowana z treścią wykładu. Podczas zajęć przedstawiają ich rozwiązania. Prowadzący zwraca szczególną uwagę na rozumienie używanych pojęć, klarowność prezentacji, stymuluje grupę do zadawania pytań i dyskusji. Prowadzący stara się wytworzyć w grupie ćwiczeniowej poczucie odpowiedzialności za zespół i zachęca do pracy zespołowej.
Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie oceny, która uwzględnia:
1. Umiejętność rozwiązywania zadań z określonych działów elektrodynamiki klasycznej.
2. Umiejętność prezentacji rozwiązań.
3. Umiejętność dyskusji na tematy związane z przedmiotem.
4. Umiejętność korzystania z zasobów literatury i Internetu.
5. Zdolność do współpracy w grupie.
6. Kreatywność w podejściu do rozwiązywanych problemów.
Ocenianie ciągłe przez prowadzącego zajęcia.
Ocena końcowa wyrażona liczbą przewidzianą w regulaminie studiów, która uwzględnia ocenę wiedzy, umiejętności i kompetencji studenta.
Literatura
Zalecana literatura:
David J. Griffiths, Podstawy elektrodynamiki, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2005.
J. D. Jackson,Elektrodynamika klasyczna, Wydawnictwo Naukowe PWN,Warszawa1987.
Literatura uzupełniająca:
M.Suffczyński, Elektrodynamika,Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1978.
L.Landau, E. Lifszyc, Elektrodynamika ośrodków ciągłych, Wydawnictwo Naukowe PWN Warszawa 2012.
BoThide, Electromagnetic Field Theory,UPSILON BOOKS - wersja elektroniczna dostępna u wykładowcy.
Więcej informacji
Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb: