Classical Electrodynamics - NFUF205

• Title: Klasická elektrodynamika
• Guaranteed by: Department of Physics Education (32-KDF)
• Faculty: Faculty of Mathematics and Physics
• Actual: from 2022
• Semester: summer
• E-Credits: 2
• Hours per week, examination: summer s.:2/0, Ex [HT]
• Capacity: unlimited
• Min. number of students: unlimited
• 4EU+: no
• Virtual mobility / capacity: no
• State of the course: taught
• Language: Czech
• Teaching methods: full-time
• Teaching methods: full-time
• Guarantor: doc. RNDr. Mgr. Vojtěch Žák, Ph.D.; RNDr. Marie Snětinová, Ph.D.
• Classification: Physics > Teaching
• Incompatibility : NUFY096
• Interchangeability : NUFY096
• Is interchangeable with: NUFY096

Annotation

Last update: RNDr. Jitka Houfková, Ph.D. (19.01.2018)

Předmět Klasická elektrodynamika završuje vzdělávání budoucích učitelů fyziky v bakalářském studiu v oblasti klasické elektřiny a magnetismu. Postupujeme v něm deduktivně z Maxwellových rovnic. Součástí výuky je diskuze miskoncepcí z oblasti elektromagnetismu a středoškolské aproximace vysokoškolských poznatků z této oblasti.

Aim of the course

Last update: RNDr. Jitka Houfková, Ph.D. (26.01.2018)

Cílem je, aby student získal znalost Maxwellových rovnic, souvisejících pojmů a jejich důsledků, aby docenil hodnotu deduktivního přístupu ve fyzice a aby získal dovednost využít nabyté znalosti k řešení problémů z elektřiny a magnetismu a dovednost propojit je se středoškolskou fyzikou.

Course completion requirements

Last update: RNDr. Jitka Houfková, Ph.D. (26.01.2018)

Zkouška má písemnou a ústní část. V rámci písemné části jsou studentovi zadány k vyřešení tři problémy, které jsou analogické problémům řešeným během přednášek. V ústní části je písemné řešení studentem (v interakci s vyučujícím) diskutováno. Student složí zkoušku, pokud adekvátně vyřeší a zároveň adekvátně diskutuje zadané problémy aspoň z poloviny. Student má k dispozici dva opravné termíny.

Literature

Last update: doc. RNDr. Jarmila Robová, CSc. (25.05.2022)

Základní literatura:

• Kvasnica, J. (1985). Teorie elektromagnetického pole. Praha: Academia.

• Sedlák, B., & Štoll, I. (2012). Elektřina a magnetismus. Praha: Univerzita Karlova, Karolinum.

• Halliday, D., Resnick, R., & Walker, J. (2013). Fyzika 2. Brno: VUTIUM.

Doporučená literatura:

• Jackson, J. D. (1999). Classical Electrodynamics. Hoboken: John Wiley & Sons, Inc.

• Griffiths, D. J. (2014). Introduction to Electrodynamics. Harlow: Pearson Education Limited.

Teaching methods

Last update: RNDr. Jitka Houfková, Ph.D. (19.01.2018)

přednáška

Requirements to the exam

Last update: RNDr. Jitka Houfková, Ph.D. (26.01.2018)

Zkouška má písemnou a ústní část. V rámci písemné části jsou studentovi zadány k vyřešení tři problémy, které jsou analogické problémům řešeným během přednášek. V ústní části je písemné řešení studentem (v interakci s vyučujícím) diskutováno. Student složí zkoušku, pokud adekvátně vyřeší a zároveň adekvátně diskutuje zadané problémy aspoň z poloviny. Student má k dispozici dva opravné termíny.

Syllabus

Last update: RNDr. Jitka Houfková, Ph.D. (27.05.2022)

• Maxwellovy rovnice (v diferenciálním a integrálním tvaru), materiálové vztahy a okrajové podmínky.

• Elektrostatika - Coulombův zákon, Gaussův zákon, elektrická intenzita, elektrostatický potenciál, elektrický dipól.

• Elektrický proud - rovnice kontinuity (zákon zachování elektrického náboje), souvislosti s rovnicí kontinuity v dalších fyzikálních oborech.

• Ampèrův zákon, magnetická indukce, vektorový potenciál, magnetický dipól (jako proudová smyčka).

• Lorentzův vztah, pohyb částice s nábojem v homogenním elektrickém poli, v homogenním magnetickém poli a v poli se vzájemně kolmou elektrickou intenzitou a magnetickou indukcí.

• Faradayův zákon elektromagnetické indukce - magnetický indukční tok, indukované napětí.

• Elektromagnetické potenciály - vektorový a skalární potenciál.

• Zákon zachování energie v elektromagnetickém poli - Poyntingův vektor.

• Zákon zachování hybnosti v elektromagnetickém poli.

• Elektromagnetické vlny - vlnová rovnice ve vakuu, rovinná harmonická monochromatická vlna, fázová rychlost, generování elektromagnetických vln, vlny v dielektriku (grupová rychlost) a vodiči (telegrafní rovnice), odraz, lom, polarizace odrazem; souvislosti s optikou.

• Kvazistacionární pole ve vodiči (skinefekt) a mimo vodič.

• Přehled a diskuze zvláštních případů elektromagnetického pole - statické, stacionární, kvazistacionární a nestacionární.

• Meze klasické elektrodynamiky.

Learning resources

Last update: RNDr. Jitka Houfková, Ph.D. (02.05.2022)

Další informace o předmětu jsou dostupné na http://kdf.mff.cuni.cz/~zak/vyuka.php.

Je možné využít také elektronickou Sbírku řešených úloh dostupnou na http://reseneulohy.cz/cs.

Učební text průběžně zveřejňovaný během semestru je dostupný na https://kdf.mff.cuni.cz/vyuka/elektrodynamika/.