Klasická elektrodynamika - NUFY096

• Anglický název: Classical Electrodynamics
• Zajišťuje: Katedra didaktiky fyziky (32-KDF)
• Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
• Platnost: od 2021
• Semestr: zimní
• E-Kredity: 3
• Rozsah, examinace: zimní s.:2/0, Zk [HT]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: nevyučován
• Jazyk výuky: čeština
• Způsob výuky: prezenční
• Garant: doc. RNDr. Mgr. Vojtěch Žák, Ph.D.
• Kategorizace předmětu: Fyzika > Učitelství fyziky
• Záměnnost : NFUF205
• Je neslučitelnost pro: NFUF205
• Je záměnnost pro: NFUF205

Anotace

čeština

Předmět se zaměřuje na výklad základních pojmů a rovnic teorie elektromagnetického pole. Ukazuje se, že tato teorie je schopna vysvětlit nejdůležitější jevy, s nimiž se studenti seznámili v přednášce Fyzika II a odvozují se některé další jevy.

Poslední úprava: T_KDF (12.05.2015)

angličtina

The subject focuses on the explanation of basic concepts and equations of the theory of electromagnetic field. It shows that the theory can explain the most important phenomena students learned in lecture Physics II and some other phenomena are derived.

Poslední úprava: T_KDF (12.05.2015)

Cíl předmětu

čeština

Přednáška formuluje základní veličiny a rovnice teorie elektromagnetického pole. Předvádí, že tato teorie je schopna vysvětlit nejdůležitější jevy, s nimiž se posluchač seznámil v přednášce Fyzika II (Elektřina a magnetismus), a odvozuje některé další jevy.

Poslední úprava: T_KVOF (28.03.2008)

angličtina

The lecture introduces basic concepts and equations of the theory of electromagnetic field. It shows that the theory can explain most important phenomena students learned in lecture Physics II and derives some other phenomena.

Poslední úprava: T_KVOF (28.03.2008)

Podmínky zakončení předmětu

Zkouška má písemnou a ústní část. Student má k dispozici dva opravné termíny.

Poslední úprava: Houfková Jitka, RNDr., Ph.D. (13.10.2017)

Literatura

čeština

oskenované přípravy na přednášky na http://kdf.mff.cuni.cz/~zak/vyuka.php, nahoře v sekci Klasická elektrodynamika, "učební text"

Kvasnica, J. (1986). Teorie elektromagnetického pole. Praha: Academia.

Sedlák, B., & Štoll, I. (2012). Elektřina a magnetismus. Praha: UK v Praze, Karolinum.

Doplňková literatura:

Jackson, J. D. (1962). Classical Electrodynamics. New York, London: Wiley.

Stratton, J. A. (1961). Teorie elektromagnetického pole. Praha: SNTL.

Votruba, V., & Muzikář, C. (1958). Teorie elektromagnetického pole. Praha: Nakladatelství ČSAV.

Poslední úprava: Žák Vojtěch, doc. RNDr. Mgr., Ph.D. (12.10.2020)

angličtina

Kvasnica, J. (1986). Teorie elektromagnetického pole. Praha: Academia.

Sedlák, B., & Štoll, I. (2012). Elektřina a magnetismus. Praha: UK v Praze, Karolinum.

Doplňková literatura:

Jackson, J. D. (1962). Classical Electrodynamics. New York, London: Wiley.

Stratton, J. A. (1961). Teorie elektromagnetického pole. Praha: SNTL.

Votruba, V., & Muzikář, C. (1958). Teorie elektromagnetického pole. Praha: Nakladatelství ČSAV.

Poslední úprava: T_KDF (12.05.2015)

Metody výuky

práce s textem (studium materiálů poskytnutých vyučujícím; mailem a na webu), rozhovor (reflexe práce s textem; prostřednictvím MS Teams)

Poslední úprava: Žák Vojtěch, doc. RNDr. Mgr., Ph.D. (12.10.2020)

Požadavky ke zkoušce

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 aspoň jeden zadaný problém. Student má k dispozici dva opravné termíny.

Poslední úprava: Žák Vojtěch, doc. RNDr. Mgr., Ph.D. (11.10.2017)

Sylabus

čeština

Maxwellovy rovnice a jejich důsledky: Laplaceova-Poissonova rovnice, Coulombův zákon, Gaussova věta.

Skalární a vektorový popis elektrostatického pole - potenciál, ekvipotenciální plochy, intenzita a siločáry.

Elektrický dipól a multipólový rozvoj.

Energie elektrostatického pole.

Rovnice kontinuity, Ohmův zákon.

Pohyb nábojů - v homogenním elektrickém poli, magnetickém poli a v elmg. poli se vzájemně kolmou elektrickou a magnetickou složkou.

Ampèrův zákon, Biotův-Savartův zákon a Faradayův zákon elektromagnetické indukce.

Magnetický dipól a jeho pole.

Lorentzova a Coulombova kalibrační podmínka.

Elektromagnetické potenciály (skalární a vektorový) a kalibrační transformace.

Elektromagnetické vlny - jejich generování, polarizace, ohyb, interference, koherence, odraz a lom.

Energie a hybnost elektromagnetického pole, jejich toky, Poyntingův vektor, zákony zachování energie a hybnosti.

Retardace a retardované potenciály.

Vyzařování elmg. vln.

Vlny v nevodivém a vodivém prostředí.

Kvazistacionární děje, skinefekt.

Meze klasické elektrodynamiky.

Poslední úprava: T_KDF (12.05.2015)

angličtina

Maxwell´s equations and their implications: Laplace-Poisson equation, Coulomb´s law, Gauss´s theorem.

Scalar and vector description of electrostatic field - potential, equipotential surfaces, intensity, field lines.

Electric dipole and multipole expansion.

Energy in electric field.

Continuity equation, Ohm´s law.

Charged particle motion - in homogeneous electric field, magnetic field and in electromagnetic field where the electric field is perpendicular to the magnetic field.

Ampère´s law, Biot-Savart law and Faraday´s law of electromagnetic induction.

Magnetic dipole and its field.

Coulomb gauge and Lorentz gauge.

Electromagnetic potentials (scalar and vector) and gauge transformations.

Electromagnetic waves - generating, polarization, diffraction, interference, coherence, reflection and refraction.

Energy and momentum of electromagnetic field, their flows, Poynting vector, energy and momentum conservation laws.

Retardation and retarded potentials.

Radiation of electromagnetic waves.

Waves in nonconducting and conducting media.

Quasistationary electromagnetic field, skin-effect.

Limits of classical electrodynamics.

Poslední úprava: T_KDF (12.05.2015)