PředmětyPředměty(verze: 953)
Předmět, akademický rok 2023/2024
   Přihlásit přes CAS
Elektřina a magnetismus - NOFY018
Anglický název: Electricity and magnetism
Zajišťuje: Kabinet výuky obecné fyziky (32-KVOF)
Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
Platnost: od 2023
Semestr: letní
E-Kredity: 8
Rozsah, examinace: letní s.:4/2, Z+Zk [HT]
Počet míst: neomezen
Minimální obsazenost: neomezen
4EU+: ne
Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
Stav předmětu: vyučován
Jazyk výuky: čeština
Způsob výuky: prezenční
Způsob výuky: prezenční
Další informace: https://dl2.cuni.cz/course/view.php?id=5471
Garant: prof. RNDr. Ivan Ošťádal, CSc.
prof. RNDr. Petr Malý, DrSc.
Kategorizace předmětu: Fyzika > Předměty obecného základu
Je prerekvizitou pro: NOOE021
Anotace -
Elektrostatika. Elektrický proud a stacionární elektrické pole. Metody řešení lineárních stacionárních obvodů. Stacionární magnetické pole. Kvazistacionární elektrické a magnetické pole. Metody řešení střídavých obvodů. Nestacionární elektromagnetické pole. Dielektrické a magnetické vlastnosti látek. Elektrické transportní jevy. Přednáška určena pro posluchače 1.roč., F.
Poslední úprava: T_KVOF (15.05.2001)
Cíl předmětu -

Semestrální kurz elektřiny a magnetismu, který je součástí základního kurzu fyziky.

Přednáška je určena pro posluchače 1. ročníku bakalářského studia fyziky.

Poslední úprava: Malý Petr, prof. RNDr., DrSc. (03.02.2024)
Podmínky zakončení předmětu

Zápočet bude udělen po získání aspoň 20 bodů z 30 možných ze dvou písemných testů (maximum dvakrát 15 bodů vždy za 3 příklady, uprostřed a na konci semestru). Po skončení semestru budou stanoveny dva náhradní termíny písemných prací (vždy 3 příklady již z celé látky), kdy bude možné body doplnit. Testy se budou konat ve velké posluchárně pro všechny studenty.

Poslední úprava: Malý Petr, prof. RNDr., DrSc. (03.02.2024)
Literatura

Literatura

/ 1/ B. Sedlák, I. Štoll: Elektřina a magnetismus, Academia , Vydavatelství Karolinum Praha 1993

/ 2/ B. Sedlák, R. Bakule: Elektřina a magnetismus (skriptum), SPN Praha 1986.

/ 3/ R. Bakule a kol.: Příklady z elektřiny a magnetismu (skriptum), SPN Praha 1991.

/ 4/ J. Brož a kol.: Základy fyzikálních měření I. SPN Praha 1983.

/ 5/ I. Štoll, B. Sedlák: Přehled vektorové analýzy ( Doplňkový text OZVF, sv.3.) MFF UK Praha 1991.

/ 6/ D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Fundamentals of physics, Wiley New York, 2001.

(Český překlad vyd. Vutium, Prometheus, Brno, Praha 2000)

/ 7/ P. Čičmanec: Elektřina a magnetismus, Alfa, Bratislava 1979.

/ 8/ V. Hajko, J. Daniel-Szabó: Všeobecná fyzika, UPJŠ Košice 1974.

/ 9/ V. Hajko a kol.: Fyzika v experimentoch, Veda, Bratislava 1988.

/10/ J. Kvasnica: Teorie elektromagnetického pole, Academia Praha 1985.

/11/ A. Stratton: Teorie elektromagnetického pole, SNTL Praha 1961.

/12/ R. P. Feynman, R. B. Leighton, M. Sands: The Feynman Lectures on Physics, vol. 1,2, Addison- Wesley, Reading 1964 (český překlad

Fragment Havlíčkův Brod 2000).

/13/ K. Rektorys: Přehled užité matematiky, SNTL Praha 1963.

/14/ A. Angot: Užitá matematika pro elektrotechnické inženýry, SNTL Praha 1960.

/15/ Ch. Kittel: Úvod do fyziky pevných látek, Academia Praha 1985.

Poslední úprava: Malý Petr, prof. RNDr., DrSc. (14.02.2022)
Metody výuky

přednáška + cvičení

Poslední úprava: T_KVOF (28.03.2008)
Požadavky ke zkoušce

Získání zápočtu je nezbytné pro přihlášení ke zkoušce. Zkouška sestává z písemné a ústní části. Písemná část předchází části ústní a její nesplnění (zisk méně než 7,5 bodů z 15 možných) znamená, že celá zkouška je hodnocena známkou 4 a v ústní části se již nepokračuje. V písemné části řeší studenti 3 příklady, z nichž dva budou analogické vybraným příkladům probíraným na všech cvičeních. Požadavky u ústní části zkoušky odpovídají sylabu předmětu v rozsahu, který byl prezentován na přednášce. Výsledná klasifikace zkoušky je průměrem hodnocení dvou ústních otázek a písemné části zkoušky. V případě nesložení ústní části zkoušky je možné (zlepšení hodnocení), ale není nutné, opakovat písemnou část zkoušky.

Poslední úprava: Malý Petr, prof. RNDr., DrSc. (03.02.2024)
Sylabus -
1. Úvod.

2. Přehled vektorové analýzy.

  • Skalární a vektorové veličiny, skalární a vektorová pole.
  • Základní diferenciální operace (gradient, divergence, rotace).
  • Integrální věty ( Gaussova a Stokesova věta).
  • Klasifikace polí (pole potenciální a solenoidální).

3. Elektrostatika.

Elektrostatické pole ve vakuu:

  • Elektrický náboj a jeho vlastnosti. Bodový náboj, hustota náboje.
  • Coulombův zákon.
  • Intenzita a potenciál elektrostatického pole.
  • Gaussův zákon, Poissonova rovnice, Laplaceova rovnice.
  • Elektrický dipól (energie, silové působení).

Elektrostatické pole v přítomnosti vodičů:

  • Základní experimenty, jev elektrostatické indukce.
  • Základní úloha elektrostatiky.
  • Kapacita, kondenzátor.

Práce a energie v elektrostatickém poli:

  • Interakční energie.
  • Hustota energie elektrostatického pole.

Elektrostatické pole v dielektriku:

  • Polarizace dielektrika, vázané náboje.
  • Gaussův zákon pro elektrostatické pole v dielektriku, vektor elektrické indukce.
  • Materiálové vztahy, elektrická susceptibilita a permitivita.
  • Okrajové podmínky pro elektrostatické pole.
  • Síly působící na dielektrika, energie elektrostatického pole v dielektrikách.
  • Clausiusův-Mossotiho vztah.

4. Elektrický proud a stacionární elektrické pole.

  • Elektrický proud, hustota proudu, rovnice kontinuity.
  • Stacionární elektrické pole.
  • Ohmův zákon, elektrický odpor a elektrická vodivost, Jouleův zákon.
  • Stacionární elektrický obvod. Elektromotorické napětí, Kirchhoffova pravidla.
  • Metody řešení lineárních stacionárních obvodů.
  • Vodivost kovů. Charakteristiky vodivosti kovů, Drudeho teorie.

5. Stacionární magnetické pole.

Magnetické pole ve vakuu:

  • Vlastnosti magnetického pole, vektor magnetické indukce, Ampérův zákon pro magnetické pole ve vakuu.
  • Vektový potenciál, Biotův-Savartův vzorec.
  • Magnetické pole proudové smyčky.

Magnetické pole v látkovém prostředí.

  • Vektor magnetizace.
  • Materiálové vztahy, magnetická susceptibilita a permeabilita.
  • Diamagnetické, paramagnetické a ferromagnetické látky.
  • Ampérův zákon v látkovém prostředí, vektor intenzity magnetického pole.
  • Okrajové podmínky pro magnetické pole.
  • Magnetické pole, magnetický obvod.

6. Zákon elektromagnetické indukce a kvazistacionární elektrické a magnetické pole.

  • Faradayův zákon elektromagnetické indukce. Vlastní a vzájemná indukčnost vodičů.
  • Obecné vlastnosti kvazistacionárního pole. Kvazistacionární obvod, Kirchhoffova pravidla.
  • Energie a silové účinky magnetického pole, hustota energie.
  • Generace střídavého napětí.
  • Transformátor, třífázový proud.
  • Střídavé obvody, Kirchhoffova pravidla v komplexní symbolice, impedance.
  • Rezonance.

7. Nestacionární elektromagnetické pole.

  • Formulace Maxwellových rovnic, posuvný proud.
  • Maxwellovy rovnice ve vakuu a látkovém prostředí.
  • Okrajové podmínky pro elektromagnetické pole.
  • Elektromagnetické potenciály, kalibrační podmínka.
  • Energie a hybnost elektromagnetického pole, Poytingova věta.

8. Elektromagnetické vlny.

  • Vlnová rovnice. Rovinná elektromagnetická vlna, polarizace.
  • Šíření vln ve vakuu a látkovém prostředí.
  • Spektrální obory elektromagnetických vln, světlo.

9. Elektrické transportní jevy.

  • Pohyb elektrického náboje v elektrickém a magnetickém poli.
  • Vodiče, nevodiče, polovodiče (model elektronové pásové struktury).
  • Emise elektronů, výstupní práce, vakuová dioda.
  • Kontaktní potenciál, jevy na rozhraní dvou vodičů.
  • Elektrický proud v nevlastních polovodičích typu P a N. Polovodičová dioda - PN přechod.
  • Vedení proudu v plynném a kapalném prostředí, ionizace, disociace, elektrodové potenciály.

Poslední úprava: Valentová Helena, doc. RNDr., Ph.D. (04.01.2018)
 
Univerzita Karlova | Informační systém UK