SubjectsSubjects(version: 845)
Course, academic year 2018/2019
   Login via CAS
Physics II - NOFY018
Title in English: Fyzika II (elektřina a magnetismus)
Guaranteed by: Laboratory of General Physics Education (32-KVOF)
Faculty: Faculty of Mathematics and Physics
Actual: from 2006 to 2018
Semester: summer
E-Credits: 8
Hours per week, examination: summer s.:4/2 C+Ex [hours/week]
Capacity: unlimited
Min. number of students: unlimited
State of the course: taught
Language: Czech
Teaching methods: full-time
Guarantor: doc. RNDr. Ivan Ošťádal, CSc.
prof. RNDr. Petr Malý, DrSc.
Classification: Physics > General Subjects
Is pre-requisite for: NOOE021
Annotation -
Last update: T_KVOF (15.05.2001)
Electrostatics. Electric current and stationary electric field. Methods for solution of linear stationary circuits. Stationary magnetic field. Kvasistationary electric and magnetic field. Methods for solution of circuits with alternating current. Nonstationary electromagnetic field. Dielectric and magnetic properties of matter. Electric transport phenomena. The course is for students of Physics, 1st year.
Aim of the course -
Last update: T_KVOF (28.03.2008)

Electrostatics. Electric current and stationary electric field. Methods for solution of linear stationary circuits. Stationary magnetic field. Kvasistationary electric and magnetic field. Methods for solution of circuits with alternating current. Nonstationary electromagnetic field. Dielectric and magnetic properties of matter. Electric transport phenomena.

Course completion requirements - Czech
Last update: prof. RNDr. Petr Malý, DrSc. (08.10.2017)

Udělení zápočtu ze cvičení. Podmínkou udělení zápočtu je účast na cvičení a úspěšné hodnocení dvou písemných testů

realizovaných během semestru. Vzhledem k tomu, že povaha kontroly studia předmětu vylučuje opakování této kontroly, zápočet se opakovat nedá.

Literature - Czech
Last update: T_KVOF (16.05.2003)
  • / 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. Brož, V. Roskovec: Základní fyzikální konstanty, SPN Praha 1987.
  • /11/ J. Kvasnica: Teorie elektromagnetického pole, Academia Praha 1985.
  • /12/ A. Stratton: Teorie elektromagnetického pole, SNTL Praha 1961.
  • /13/ E. M. Purcell: Electricity and Magnetismus (Berkley Physics Course), vol. 2, McGraw-Hill New York 1965 (ruský překlad Nauka Moskva 1971).
  • /14/ 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).
  • /15/ L. D. Landau, E. M. Lifšic: Teorija polja, Nauka Moskva 1967.
  • /16/ K. Rektorys: Přehled užité matematiky, SNTL Praha 1963.
  • /17/ A. Angot: Užitá matematika pro elektrotechnické inženýry, SNTL Praha 1960.
  • /18/ Ch. Kittel: Úvod do fyziky pevných látek, Academia Praha 1985.

Teaching methods - Czech
Last update: T_KVOF (28.03.2008)

přednáška + cvičení

Requirements to the exam - Czech
Last update: prof. RNDr. Petr Malý, DrSc. (08.10.2017)

Zkouška sestává z písemné a ústní části. Písemná část předchází části ústní, její nesplnění znamená, že celá zkouška je hodnocena známkou nevyhověl(a) a ústní částí se již nepokračuje. Známka ze zkoušky se stanoví na základě bodového hodnocení písemné i ústní části.

Získání zápočtu je nutnou podmínkou účasti u zkoušky.

Písemná část zkoušky sestává z příkladů, které korespondují se sylabem přednášky a současně odpovídají tomu, co bylo procvičováno na cvičení.

Požadavky u ústní části zkoušky odpovídají sylabu předmětu v rozsahu, který byl prezentován na přednášce.

Syllabus -
Last update: doc. RNDr. Ivan Ošťádal, CSc. (16.05.2005)
1. Introduction

2. Introduction to vector analysis

  • Scalar and vector quantities, scalar and vector fields
  • Basic differential operators (gradient, divergence, curl)
  • Integral theorems (Gauss and Stokes)
  • Potential and solenoidal fields.

3. Electrostatics.

Basic concepts and laws of electrostatic field in vacuum:

  • Electric charge and its properties.Point charge, charge density.
  • Coulomb's law.
  • Strength and potential of electrostatic field.
  • Gauss's law, Poisson's and Laplace's equations.
  • Typical examples.

Electrostatic field of conductors:

  • Fundamental experiments, electrostatic induction.
  • Capacity, capacitor.
  • Applications.

Electrostatic field in dielectrics:

  • Polarization of dielectric, bound charges.
  • Gauss's law in dielectrics, vector of electric displacement.
  • Material relations, electric susceptibility and permittivity.

Energy and forces in electrostatic field:

  • Interaction energy of configuration of point charges.
  • Energy of configuration of charged conductors.
  • Energy density of electrostatic field.
  • Forces on electric dipole.

4. Electric current and stationary electric field.

  • Stationary electric field.
  • Ohm's law, electric resistance and conductivity.
  • Stationary electric circuit. Electromotive force, Kirchhoff's rules.
  • Energy and power in stationary circuits, Joule's law.

5. Stationary magnetic field.

  • Vector of magnetic field (induction) and its properties, Ampére's law of magnetic field.
  • Vector potential, Biot-Savart's law.
  • Magnetic field in matter. Magnetic polarization (magnetization).
  • Ampére's law of magnetic field in matter, magnetising field.
  • Material relations, magnetic susceptibility and permeability. Magnetic circuit, magnetostatic field.
  • Applications.

6. Quasistationary electric and magnetic fields.

  • Faraday's law of electromagnetic induction. Mutual inductance, self-inductance.
  • Generic properties of quasistationary field. Quasistationary circuit, Kirchhoff's rules.
  • Alternating current generation, alternating currents and circuits.
  • Energy and forces in magnetic field. Energy density of magnetic field.

7. Techniques of circuits solution.

  • Linear stationary circuits, classification of AC circuits, stationary and transient state.
  • Direct application of Kirchhof's rules, superposition theorem, techniques of loop-currents and node-voltages, theorem of Thévénin.
  • Complex representation.
  • Non-sinusoidal circuits, Fourier analysis.
  • Applications.

8. Non-stationary electromagnetic field.

  • Formulation of Maxwell's equations.
  • Energy and momentum of electromagnetic field.

9. Electromagnetic waves.

  • Plane and spherical electromagnetic waves, their properties.
  • Complex representation of monochromatic waves.
  • Dipole radiation.
  • Spectral regions of electromagnetic waves, light.

10. Dielectric and magnetic properties of matter.

  • Microscopic electric fields in matter. Susceptibility and permittivity of non-polar and polar substances. Clausius - Mosotti's equation.
  • Diamagnetism of atoms and molecules.
  • Paramagnetism of atoms. Paramagnetism of metals.
  • Types of magnetic alignment, physical principles. Spontaneous magnetisation, permeability of ferromagnetic materials. Molecular field. Curie-Weiss' law.

11. Electric transport phenomena.

  • Validity of Ohm's law, mobility of charge carriers.
  • Conductivity of metals, Drude's theory, Franz-Wiedemann's law. Conductivity of semiconductors, p-n transition, transistor.
  • Hall's effect. Thermoelectric phenomena.
  • Electron emission. Saturated and unsaturated emission current, Langmuir's law.
  • Specific and molar conductivity of liquids. Electrolysis, Faraday's laws. Galvanic cells.
  • Conductivity of gases, discharge in gas, Paschen's law. Franck-Hertz's experiment.

 
Charles University | Information system of Charles University | http://www.cuni.cz/UKEN-329.html