Elektromagnetické pole a speciální teorie relativity - NTMF034

• Anglický název: Electromagnetic Field and Special Theory of Relativity
• Zajišťuje: Ústav teoretické fyziky (32-UTF)
• Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
• Platnost: od 2007 do 2019
• Semestr: letní
• E-Kredity: 5
• Rozsah, examinace: letní s.:2/1, 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: http://utf.mff.cuni.cz/vyuka/TMF034
• Garant: doc. RNDr. Martin Žofka, Ph.D.
• Třída: M Mgr. MOD; M Mgr. MOD > Povinně volitelné
• Kategorizace předmětu: Fyzika > Teoretická a matematická fyzika

Anotace

čeština

Poslední úprava: doc. RNDr. Karel Houfek, Ph.D. (13.05.2022)

Úvod do teorie elektromagnetického pole: experimentální motivace, fyzikální pole; elektrostatika, magnetostatika, elektromagnetismus (Maxwellovy rovnice, Lorentzova síla, elektromagnetické vlny; elektrické obvody). Speciální teorie relativity: Minkowského prostoročas, Lorentzovy transformace; dynamika relativistické částice; relativistická formulace teorie elektromagnetického pole. Pro 2. a 3. ročník, zejména pro studenty matematiky a informatiky. Předpokládá se jen středoškolská znalost fyziky.

angličtina

Poslední úprava: doc. RNDr. Karel Houfek, Ph.D. (13.05.2022)

Introduction to the electromagnetic field theory: experimental motivation, physical field; electrostatics, magnetostatics, electromagnetism (Maxwell equations, Lorentz force, electromagnetic waves; electric circuits). Special theory of relativity: Minkowski spacetime, Lorentz transformation; relativistic particle dynamics; relativistic formulation of the theory of electromagnetic field. For the 2nd and 3rd year, mainly for students of mathematics and informatics. Only secondary-school knowledge of physics is presumed.

Literatura

Poslední úprava: doc. RNDr. Karel Houfek, Ph.D. (13.05.2022)

R. P. Feynman, R. B. Leighton a M. Sands: Feynmanovy přednášky z fyziky s řešenými příklady 2, Fragment, Havlíčkův Brod 2001.

L. D. Landau a E. M. Lifšic: Teoričeskaja fizika 2 - Teorija Polja, Nauka, Moskva 1988 (existuje anglický překlad).

L. D. Landau a E. M. Lifšic: Teoričeskaja fizika 8 - Elektrodinamika splošnych sred, Nauka, Moskva 1982 (existuje anglický překlad).

J. D. Jackson: Classical Electrodynamics, John Wiley & Sons, New York 1962 (existuje ruský překlad).

J. Kvasnica: Teorie elektromagnetického pole, Akademia, Praha 1985.

V. Votruba: Základy speciální teorie relativity, Academia, Praha 1969.

E. Taylor a J. A. Wheeler: Spacetime physics, Freeman, San Francisco 1966 (existuje ruský překlad).

Sylabus

čeština

Poslední úprava: doc. RNDr. Karel Houfek, Ph.D. (13.05.2022)

Úvod:

Experimentální motivace, elektrické a magnetické jevy okolo nás, pojem fyzikálního pole. Vektory a tenzory. Diferenciální kalkulus skalárních a vektorových polí, operace grad, div a rot. Maxwellovy rovnice.

Elektrostatika:

Coulombův zákon, Gaussova věta, skalární potenciál. Elektrické pole různých zdrojů. Elektrická energie. Vodiče a dialetrika, kapaciata.

Magnetostatika:

Proud a Ohmův zákon, Ampérův zákon, Biot-Savartův zákon, vektorový potenciál. Magnetické pole různých zdrojů. Magnetická indukčnost.

Elektromagnetismus:

Elektromagnetická indukce. Maxwellovy rovnice, Lorentzova síla, vlnová rovnice. šíření elektromagnetického pole, světlo a vlny, šíření pole v prostředí. Energie a hybnost pole.

Speciální teorie relativity:

Minkowského prostoročas, Lorentzovy transformace. Kinematické efekty (zkracování délek, prodlužování časů, Doplerův efekt, ...). Hmotnost, hybnost a energie, zákony zachování, rozptylové experimenty, dynamika relativistické částice. Relativistická formulace teorie elektromagnetického pole.

angličtina

Poslední úprava: doc. RNDr. Karel Houfek, Ph.D. (13.05.2022)

Introduction:

Experimental motivation, electric and magnetic phenomena around, concept of physical field. Vectors and tensors. Differential calculus of scalar and vector fields; grad, div and curl operations. Maxwell equations.

Electrostatics:

Coulomb law, Gauss law, scalar potential. Electric field of various sources. Electric energy. Guides and dielectrics, capacity.

Magnetostatics:

Current and Ohm law, Ampére law, Biot-Savart law, vector potential. Magnetic field of various sources. Magnetic induction.

Electromagnetism:

Electromagnetic induction. Maxwell equations, Lorentz force, wave equation. Propagation of electromagnetic field, light and waves, propagation of field in a medium. Field energy and momentum.

Special theory of relativity:

Minkowski spacetime, Lorentz transformations. Kinematic effects (length contraction, time dilation, Doppler effect, ...). Mass, momentum and energy, conservation laws, scattering experiments, relativistic particle dynamics. Relativistic formulation of the theory of electromagnetic field.