Elektřina a magnetismus - NAFY002

• Anglický název: Electricity and magnetism
• Zajišťuje: Katedra fyziky kondenzovaných látek (32-KFKL)
• Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
• Platnost: od 2009
• 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, angličtina
• Způsob výuky: prezenční
• Poznámka: povolen pro zápis po webu
• Garant: doc. RNDr. Pavel Sobotík, CSc.; prof. RNDr. Miloš Janeček, CSc.; doc. RNDr. Jan Lang, Ph.D.
• Vyučující: Mgr. Václava Kopecká; doc. RNDr. Jan Lang, Ph.D.; Mgr. Václav Římal, Ph.D.

Anotace

čeština

Elektřina a magnetismus od Coulombova zákona k Maxwellovým rovnicím. Elektrostatika. Stacionární elektrické pole a elektrický proud. Lineárních stacionární obvody. Stacionární magnetické pole. Kvazistacionární elektrické a magnetické pole, elektrické obvody v kvazistacionárním přiblížení. Nestacionární elektromagnetické pole. Dielektrické a magnetické vlastnosti látek. Elektrické transportní jevy. Přednáška je doprovázena experimenty a příklady praktického využití fyzikálních jevů v současné technice a technologiích.

Poslední úprava: G_F (02.06.2009)

angličtina

Electricity and magnetism from Coulomb‘s law to Maxwell‘s equations. Electrostatics. Stationary electric field and electric current. Linear stationary circuits. Stationary magnetic field. Quasistationary electric and magnetic fields, electrical circuits in quasistationary aproximation. Non-stationary electromagnetic field. Dielectric and magnetic properties of matter. Electrical transport phenomena. Lecture is accompanied by experiments and by examples of practical applications of physical phenomena in contemporary technic and technology.

Poslední úprava: T_KFES (29.04.2016)

Podmínky zakončení předmětu

čeština

Zápočet bude udělen za účast na cvičeních a úspěšné absolvování dvou testů konaných v průběhu cvičení.

Zápočet je nutnou podmínkou účasti u zkoušky.

Požadavky ke zkoušce odpovídají sylabu předmětu v rozsahu, který byl prezentován na přednášce.

Poslední úprava: Římal Václav, Mgr., Ph.D. (15.02.2023)

angličtina

The credit is issued for theattendance at tutorials and passing of one or two written tests during the term.

Teh credit is necessary for the oral exam. The requirements for the exam correspond to the syllabus/handout which was presented at the lectures.

Poslední úprava: Janeček Miloš, prof. RNDr., CSc. (08.06.2019)

Literatura

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

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

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

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

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

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).

Poslední úprava: Sobotík Pavel, doc. RNDr., CSc. (14.06.2018)

Požadavky ke zkoušce

Zkouška probíhá ústní formou.

Požadavky odpovídají sylabu předmětu v rozsahu, který byl prezentován na přednášce.

Poslední úprava: Sobotík Pavel, doc. RNDr., CSc. (05.03.2018)

Sylabus

čeština

1) Elektrostatika
Elektrický náboj, Coulombův zákon, intenzita elektrického pole, Gaussův zákon, práce v elektrostatickém poli, potenciál. Poissonova a Laplaceova rovnice. Elektrický dipól. Elektrické pole v přítomnosti vodičů, elektrostatická indukce, základní úloha elektrostatiky. Kapacita, kondenzátor, energie soustavy nabitých vodičů. Elektrostatické pole v dielektriku, polarizace, vektor elektrické indukce, materiálové vztahy, permitivita látek.

2) Stacionární elektrické pole a elektrický proud
Elektrický proud, rovnice kontinuity. Ohmův zákon, Jouleův zákon, stacionární elektrický obvod, elektromotorické napětí, Kirchhoffova pravidla, metody řešení lineárních stacionárních obvodů.

3) Stacionární magnetické pole
Vektor magnetické indukce, Lorenzův vztah, Ampérův zákon, vektorový potenciál, Biotův-Savartův vztah, magnetické pole proudové smyčky (magnetický dipól). Magnetické pole v látkovém prostředí, vektor magnetizace, vektor intenzity magnetického pole, materiálové vztahy, permeabilita. Curieův-Weissův zákon. Magnetický obvod, magnetostatické pole.

4) Kvazistacionární elektrické a magnetické pole
Zákon elektromagnetické indukce, indukčnost vodičů, kvazistacionární elektrický obvod, Kirchhoffova pravidla, energie a silové účinky magnetického pole. Generace střídavého napětí. Střídavé obvody, komplexní symbolika, impedance.

5) Nestacionární elektromagnetické pole
Maxwellovy rovnice, rovinná elektromagnetická vlna, polarizace a energie elektromagnetického pole.

6) Elektrické transportní jevy
Vedení proudu v látkovém prostředí, vodiče, nevodiče, polovodiče, vodivost kovů a polovodičů, kontaktní potenciál, termoelektrické jevy, p-n přechod, dioda, tranzistor. Emise elektronů, fotoelektrický jev.Vodivost kapalin, elektrolýza, Faradayovy zákony, elektrodové potenciály, galvanické články. Vodivost plynů, výboje, Paschenův zákon, Franckův-Hertzův experiment. Hallův jev, supravodivost.

Poslední úprava: T_KFES (29.04.2016)

angličtina

1) Electrostatics
Electric charge, Coulomb’s law, electrostatic field intensity, Gauss‘s law, work in electrostatic field, electrostatic potential. Poisson‘s and Laplace‘s equation. Electric dipol. Electrostatic field of conductors, electrostatic induction, basic task of electrostatics. Capacity, capacitor, energy of charged conductors system. Electrostatic field in dielectrics, polarization, electric displacement vector, constitutive relations, permitivity.

2) Stationary electric field and electric current
Electric current, continuity equation. Ohm’s law, Joule’s law, stationary electrical circuit, electromotive force, Kirchhoff’s rules, methods of solution of linear stationary circuits

3) Stationary magnetic field
Vector of magnetic field (induction), Lorenz’s law, Ampére’s law, vector potential of magnetic field, Biot-Savart’s law, magnetic field of a current loop (magnetic dipol). Magnetic field in matter, magnetization vector, magnetic field intensity vector, constitutive relations, permeability. Curie-Weiss law. Magnetic circuit, magnetostatic field.

4) Quasistationary electric and magnetic fields
Electromagnetic induction law, mutual- and self-inductance of conductors, quasistationary electrical circuit, Kirchhoff’s rules, energy and forces in magnetic field, alternating current generation. Alternating current circuits, complex representation, impedance.

5) Non-stationary electromagnetic field
Maxwell’s equations, plane electromagnetic wave, polarization and energy of electromagnetic field

6) Electrical transport phenomena
Charge transport in matter, conductors, insulators, semiconductors, conductivity of metals and semiconductors, contact potential, thermoelectric phenomena, p-n junction, diode, transistor. Electron emission, photoeffect. Conductivity of liquids, electrolysis, Faraday’s laws, galvanic cells. Conductivity of gases, discharge in gas, Paschen’s law, Frank-Hertz‘s experiment. Hall‘s effect .Superconductivity.

Poslední úprava: T_KFES (29.04.2016)