Elektryczność i magnetyzm 390-FS1-2EIM
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: 10
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 (45 godz.),
- udział w laboratoriach (30 godz.),
- udział w konsultacjach (15 godz.),
- praca własna studenta w domu (100 godz.),
Wskaźniki ilościowe:
- nakład pracy studenta związany z zajęciami wymagającymi bezpośredniego udziału nauczyciela - 6.0 ECTS;
- nakład pracy studenta związany z samodzielna pracą - 4.0 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
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)
Koordynatorzy 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 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: