PředmětyPředměty(verze: 806)
Předmět, akademický rok 2017/2018
   Přihlásit přes CAS
Fyzika II (elektřina a magnetismus) - NOFY018
Anglický název: Physics II
Zajišťuje: Kabinet výuky obecné fyziky (32-KVOF)
Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
Platnost: od 2006
Semestr: letní
E-Kredity: 8
Rozsah, examinace: letní s.:4/2 Z+Zk [hodiny/týden]
Počet míst: neomezen
Minimální obsazenost: neomezen
Stav předmětu: vyučován
Jazyk výuky: čeština
Způsob výuky: prezenční
Garant: doc. RNDr. Ivan Ošťádal, CSc.
prof. RNDr. Petr Malý, DrSc.
Kategorizace předmětu: Fyzika > Předměty obecného základu
Je prerekvizitou pro: NOOE021
Anotace -
Poslední úprava: T_KVOF (15.05.2001)

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.
Cíl předmětu -
Poslední úprava: T_KVOF (28.03.2008)

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.

Podmínky zakončení předmětu
Poslední úprava: 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.

Literatura
Poslední úprava: 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.

Metody výuky
Poslední úprava: T_KVOF (28.03.2008)

přednáška + cvičení

Požadavky ke zkoušce
Poslední úprava: 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.

Sylabus -
Poslední úprava: T_KVOF (16.05.2003)

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.

Základní pojmy a zákonitosti elektrostatického 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.
  • Důležité příklady.

Elektrostatické pole vodičů:

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

Elektrostatické pole v dielektriku:

  • Polarizace dielektrika, vázané náboje.
  • Gaussův zákon pro elektrostatické pole v dielektriku, vektor elektrické indukce.
  • Materiálové vztahy, elektrická susceptibilita a permitivita.

Energie a metody výpočtu silových účinků elektrostatického pole:

  • Interakční energie soustavy bodových nábojů.
  • Energie soustavy nabitých vodičů.
  • Hustota energie elektrostatického pole.
  • Síly působící na dipól. Vodivé a nevodivé těleso.

4. Elektrický proud a stacionární elektrické pole.

  • Elektrický proud, hustota proudu, rovnice kontinuity.
  • Stacionární elektrické pole.
  • Ohmův zákon, elektrický odpor a elektrická vodivost.
  • Stacionární elektrický obvod. Elektromotorické napětí, Kirchhoffova pravidla.
  • Věta o energii ve stacionárních soustavách, Jouleův zákon.

5. Stacionární magnetické pole.

  • Vektor magnetické indukce a jeho vlastnosti, Ampérův zákon pro magnetické pole ve vakuu.
  • - Vektový potenciál, Biotův-Savartův vzorec.
  • Magnetické pole v látkovém prostředí. Magnetická polarizace (magnetizace).
  • Ampérův zákon v látkovém prostředí, intenzita magnetického pole.
  • Materiálové vztahy, magnetická susceptibilita a permeabilita. Magnetický obvod, magnetostatické pole.
  • Důležité aplikace.

6. Kvazistacionární elektrické a magnetické pole.

  • Zákon elektromagnetické indukce. Vlastní a vzájemná indukčnost vodičů.
  • Obecné vlastnosti kvazistacionárního pole. Kvazistacionární obvod, Kirchhoffova pravidla. Generace střídavého harmonického napětí, střídavé obvody.
  • Energie a metody výpočtu silových účinků magnetického pole. Hustota energie magnetického pole.

7. Metody řešení obvodů.

  • Lineární stacionární obvody, klasifikace střídavých obvodů, charakteristiky ustáleného a neustáleného stavu.
  • Přímá aplikace Kirchhoffových pravidel, věta o superpozici, metody smyčkových proudů a uzlových napětí, Thévéniova věta.
  • Vyjádření pravidel v komplexní symbolice.
  • Metody řešení nesinusových obvodů. Fourierova analýza.
  • Důležité aplikace.

8. Nestacionární elektromagnetické pole.

  • Formulace Maxwellových rovnic.
  • Energie a hybnost elektromagnetického pole.

9. Elektromagnetické vlny.

  • Rovinná a kulová elektromagnetická vlna, její charakteristiky
  • Komplexní reprezentace monochromatické vlny.
  • Záření dipólu.
  • Spektrální obory elektromagnetických vln, světlo.

10. Dielektrické a magnetické vlastnosti látek.

  • Mikroskopická elektrická pole v látkách. Susceptibilita a permitivita nepolárních a polárních látek. Clausiův-Mosottiův vztah.
  • Diamagnetismus atomů a molekul.
  • Paramagnetismus atomů. Paramagnetismus kovů.
  • Typy magnetického uspořádání, jeho fyzikální podstata. Spontánní magnetisace, permeabilita feromagnetik. Molekulární pole. Curieův-Weissův zákon.

11. Elektrické transportní jevy.

  • Podmínky platnosti Ohmova zákona, pohyblivost nosičů elektrického proudu.
  • Vodivost kovů a polovodičů. Charakteristiky vodivosti kovů, Drudeho teorie, Franzův-Wiedemannův vztah. Charakteristiky vodivosti polovodičů, vlastnosti přechodů p-n, tranzistor.
  • Hallův jev. Termoelektrické jevy.
  • Emise elektronů. Nasycený a nenasycený emisní proud, Langmuirův vztah, princip elektronky.
  • Měrná a molární vodivost kapalin. Elektrolýza, Faradayovy zákony. Elektrodové potenciály, galvanické články.
  • Nesamostatná vodivost plynů, charakteristiky základních typů samostatné vodivosti, podmínky pro zapálení doutnavého výboje, Paschenův zákon. Franckův-Hertzův pokus.

 
Univerzita Karlova | Informační systém UK