Elektryczność i magnetyzm 390-FM1-2EIM
Profil studiów: ogólnoakademicki
Forma studiów: stacjonarne
Rodzaj przedmiotu: obowiązkowy
Dziedzina i dyscyplina nauki: Dziedzina nauk ścisłych i przyrodniczych, Dyscyplina nauki fizyczne.
Poziom kształcenia: studia pierwszego stopnia
Rok studiów/semestr: 2. rok/3. semestr
Punkty ECTS: 8
Wymagania wstępne: Elementy podstaw fizyki (mechanika) oraz matematyki (elementy rachunku różniczkowego i całkowego)
Bilans nakładu pracy studenta:
- udział w wykładach (30 godz.),
- udział w konwersatoriach (30 godz.),
- udział w laboratoriach (30 godz.),
- udział w konsultacjach (15 godz.),
- praca własna studenta w domu (65 godz.),
Wskaźniki ilościowe:
- nakład pracy studenta związany z zajęciami wymagającymi bezpośredniego udziału nauczyciela - 5.4 ECTS;
- nakład pracy studenta związany z samodzielna pracą - 2.6 ECTS.
Zasady użycia sztucznej inteligencji (SI):
Podczas zajęć dozwolone jest korzystanie z systemów SI w zakresie:
1. Tłumaczenia maszynowego tekstów źródłowych z języków obcych.
2. Wyszukiwania i organizowania źródeł naukowych.
3. Tworzenia symulacji i modelowania omawianych na wykładzie zjawisk fizycznych.
Podczas egzaminu niedozwolone jest korzystanie z systemów SI.
W przypadku stwierdzenia naruszeń powyższych zasad, osoba kształcąca się może zostać pociągnięta do odpowiedzialności na podstawie odrębnych przepisów dyscyplinarnych.
Zakres tematów:
Ładunki i pola, prawo Coulomba, wektor natężenia pola elektrycznego, prawo Gaussa, praca i energia w elektrostatyce, potencjał elektryczny
Gradient funkcji skalarnej, dywergencja funkcji wektorowej, twierdzenie Gaussa-Ostrogradskiego, laplasjan, rotacja funkcji wektorowej, twierdzenie Stokesa, równanie Poissona i równanie Laplace’a
Pole elektryczne wokół przewodników, 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,
Pole magnetyczne, prawo Biota-Savarta, prawo Ampera, siła Lorentz’a, przewodnik z prądem w polu magnetycznym, ruch ładunku w polu elektrycznym i magnetycznym
Indukcja elektromagnetyczna, równania Maxwella
Obwody prądu zmiennego, oscylacje harmoniczne w obwodzie LC, drgania wymuszone w obwodzie RLC, rezonans, prąd i napięcie skuteczne
Optyka geometryczna – pomiary prędkości światła, prawa odbicia i załamania, zasada Fermata, całkowite wewnętrzne odbicie, światłowody, dyspersja światła
Zwierciadła sferyczne, soczewki cienkie, podstawowe przyrządy optyczne
Drgania swobodne i wymuszone, równanie falowe, fale płaskie i kuliste, wektorowa natura fali elektromagnetycznej, prędkość fazowa i grupowa, interferencja światła - doświadczenie Younga, interferometr Michelsona, interferencja światła przy wielokrotnym odbiciu
Długość spójności, dyfrakcja światła na pojedynczej szczelinie, dyfrakcja Fraunhofera
Kryterium Raileigha, siatka dyfrakcyjna
Falowy opis powstawania obrazu w mikroskopie, filtracja przestrzenna, holografia
Polaryzacja światła, prawo Malusa, aktywność optyczna, magnetooptyczne efekty Faraday’a i Kerra
Rodzaj przedmiotu
Tryb prowadzenia przedmiotu
Efekty kształcenia
Wiedza, absolwent zna i rozumie:
KP6_WG1 - w zaawansowanym stopniu, koncepcje, zasady i teorie właściwe dla fizyki w zakresie elektryczności i magnetyzmu przewidzianym programem kształcenia;
KP6_WG2 - techniki matematyki wyższej w zakresie niezbędnym dla ilościowego opisu, zrozumienia oraz modelowania problemów fizycznych z zakresu elektryczności i magnetyzmu o średnim poziomie złożoności;
KP6_WG3 oraz potrafi wytłumaczyć opisy prawidłowości, zjawisk i procesów fizycznych zakresie elektryczności i magnetyzmu wykorzystujące języki matematyki, w szczególności potrafi samodzielnie odtworzyć podstawowe twierdzenia i prawa;
KP6_WG6 w zaawansowanym stopniu podstawowe aspekty budowy i działania aparatury naukowej stosowanej w badaniach z zakresu fizyki w zakresie elektryczności i magnetyzmu;
KP6_WG7 w zaawansowanym stopniu zasady bezpieczeństwa i higieny pracy;
Umiejętności, absolwent potrafi:
KP6_UW1 analizować problemy z zakresu nauk fizycznych w zakresie elektryczności i magnetyzmu oraz znajdować ich rozwiązania w oparciu o poznane twierdzenia i metody;
KP6_UW2 wykonywać analizy ilościowe oraz formułować na tej podstawie wnioski jakościowe;
KP6_UW3 planować i wykonywać proste badania doświadczalne lub obserwacje z zakresu fizyki w zakresie elektryczności i magnetyzmu oraz analizować ich wyniki;
KP6_UW5 utworzyć opracowanie przedstawiające określony problem z fizyki w zakresie elektryczności i magnetyzmu i sposoby jego rozwiązania;
KP6_UK1 w sposób przystępny przedstawić podstawowe fakty w ramach fizyki w zakresie elektryczności i magnetyzmu,
KP6_UK2 posługiwać się aparatem matematyki wyższej i metodami matematycznymi fizyki w zakresie elektryczności i magnetyzmu przy opisie i modelowaniu podstawowych zjawisk i procesów fizycznych, potrafi samodzielnie odtworzyć twierdzenia i równania opisujące podstawowe zjawiska i prawa przyrody, potrafi przeprowadzić dowody tych twierdzeń i praw;
KP6_UK5 dokonać krytycznej analizy wyników pomiarów, obserwacji lub obliczeń teoretycznych wraz z ilościową oceną dokładności wyników;
KP6_UO1 organizować pracę własną oraz zespołu;
KP6_UU1 uczyć się samodzielnie.
Kompetencje społeczne, absolwent jest gotów do:
KP6_KK1 krytycznej oceny posiadanej wiedzy i odbieranych treści;
KP6_KK3 przygotowywać wystąpienia ustne w języku polskim i języku angielskim, dotyczącym zagadnień szczegółowych, z wykorzystaniem podstawowych ujęć teoretycznych, a także różnych źródeł w zakresie elektryczności i magnetyzmu;
KP6_KK4 podnoszenia kompetencji zawodowych i osobistych;
KP6_KK5 rozumienia społecznych aspektów praktycznego stosowania zdobytej wiedzy i umiejętności oraz związanej z tym odpowiedzialności;
KP6_KO1 odpowiedniego określania priorytetów służących realizacji określonego przez siebie lub innych zadania;
KP6_KO2 do zapoznawania się z literaturą naukową i popularnonaukową w celu pogłębiania i poszerzania wiedzy w zakresie elektryczności i magnetyzmu , z uwzględnieniem zagrożeń przy pozyskiwaniu informacji z niezweryfikowanych źródeł, w tym z Internetu;
KP6_KR2 stosowania i propagowania zasad uczciwości intelektualnej w działaniach własnych i innych osób, do rozstrzygania problemów etycznych w kontekście rzetelności badawczej, do propagowania rozstrzygającej roli eksperymentu w weryfikacji teorii fizycznych, do stosowania metody naukowej w gromadzeniu wiedzy.
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, magnetyzmu i optyki.
Literatura
Samuel J. Ling, Jeff Sanny, William Moebs, Fizyka dla szkół wyższych, (2018) Katalyst Education, ISBN-13 wersji PDF, 978-83-948838-4-3, OpenStax Polska.
D. Holliday, R.Resnick, J.Walker, Podstawy fizyki, PWN 2008.
E.M.Purcell, Elektryczność i magnetyzm, PWN Warszawa 1974.
S. Szczeniowski, Fizyka doświadczalna: elektryczność i magnetyzm, PWN Warszawa 1966.
R.J.Meyer-Arendt, Wstęp do optyki, PWN Warszawa1977.
S. Szczeniowski, Fizyka doświadczalna: cz V, Optyka, PWN Warszawa 1967.
Więcej informacji
Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb: