Elements of Classical Electrodynamics 390-ERS-2EEK
Elementy elektrodynamiki klasycznej są jednosemestralnym kursem przedmiotu, obejmującym 45 godzin wykładu i 45 godzin konwersatorium.
Treść nauczania obejmuje:
1) Zapoznanie studentów z podstawowymi pojęciami.
2) Analizę wektorową w 3. wymiarach.
3) Pola elektrostatyczne.
4) Pola magnetostatyczne.
5) Prawa indukcji elektromagmetycznej.
6) Równania Maxwella.
Elementy elektrodynamiki klasycznej są jednosemestralnym kursem przedmiotu, obejmującym 45 godzin wykładu i 45 godzin konwersatorium (3 godziny wykładu i 3 godziny konwersatorium tygodniowo).
Profil studiów: ogólnoakademicki.
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: 9.
Bilans nakładu pracy studenta: wykład (45 godzin), konwersatorium (45 godzin), zadania domowe (90 godzin), dyskusje (5 godzin), konsultacje (15 godzin), samodzielne studiowanie (90 godzin).
Wskaźniki ilościowe: wykład (2 punkty ECTS), konwersatorium (2 punkty ECTS), zadania domowe (2 punkty ECTS), dyskusje (0,5 punktu ECTS), konsultacje (0,5 punktu ECTS), samodzielne studiowanie (2 punkty ECTS).
Treść nauczania obejmuje:
1) Prawo Coulomba dla ładunków punktowych i ciągłych rozkładów ładunku elektrycznego.
2) Prawo Gaussa w próżni w postaci różniczkowej i całkowej. Potencjał elektrostatyczny, Praca i energia w elektrostatyce. Zasada superpozycji w elektrostatyce.
3) 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) Równanie ciągłości prądu elektrycznego, prawo zachowania ładunku elektrycznego. Siła Lorentza. Prawo Biota-Savarta.
5) Prawo Ampere’a w postaci różniczkowej i całkowej. Statyczne równania Maxwella. Potencjał wektorowy pola magnetycznego. Dipole magnetyczne.
6) Zjawiska paramagnetyzmu i diamagnetyzmu. Magnetyzacja, indukowane prądy związane. Prawo Ampere’a w materiałach magnetycznych, pole H. Domeny magnetyczne, zjawisko ferromagnetyzmu, pętla histerezy.
7) Prawo Ohma, postać polowa i potencjałowa. Siła elektomotoryczna SEM, prawo strumienia.
8) Indukcja elektromagnetyczna, prawo Faradaya. Prawo Lenza - uniwersalna reguła strumienia. Indukcyjność wzajemna i własna obwodów.
9) 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) Fale elektromagnetyczne w próżni i liniowym ośrodku dielektrycznym. Notacja zespolona dla fal elektromagnetycznych, równania Fresnela dla fal elektromagnetycznych na granicy dwóch ośrodków.
11) Potencjały opóźnione w cechowaniu Lorentza. Potencjały Lienarda-Wiecherta dla ładunku punktowego. Pole elektromagnetyczne dla ładunku punktowego poruszającego się ze stałą prędkością.
12) Promieniowanie rozkładu ładunku elektrycznego: pole elektryczne, pole magnetyczne, pole promieniowania.
Rodzaj przedmiotu
Tryb prowadzenia przedmiotu
Wymagania (lista przedmiotów)
Założenia (lista przedmiotów)
Założenia (opisowo)
Koordynatorzy przedmiotu
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, formalizmu oraz interpretacji teorii, 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 i doświadczalnej. 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
Treści kształcenia.
I. Pojęcia podstawowe.
1) Pola wektorowe w przestrzeni 3. wymiarowej.
2) Zasada superpozycji.
3) Zasady zachowania i wiekości zachowane.
4) Wielkości mierzalne.
II. Pojęcia zaawansowane.
1) Potencjały pola elektromagnetycznego.
2) Fale elektromagnetyczne.
3) Promieniowanie.
4) Transformacja cechowania.
Kryteria oceniania
Studenci uczestniczą w wykładzie wzbogaconym o symulacje komputerowe ilustrujące przekazywane treści. Są stymulowani do zadawania pytań i dyskusji.
Egzamin o zakończeniu kształcenia z przedmiotu elektrodynamika klasyczna odbywa się egzamin pisemny i ustny, który weryfikuje uzyskaną wiedzę.
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:
1) D. J. Griffiths: "Podstawy elektrodynamiki", Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2005
2) J. D. Jackson: "Elektrodynamika klasyczna", Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa1987
Literatura uzupełniająca:
1) M. Suffczyński: "Elektrodynamika", Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1978
2) L. Landau, E. Lifszyc: "Elektrodynamika ośrodków ciągłych", Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2012
3) Bo Thide: "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: