Předmět: Fyzika II - Elektřina a magnetismus

« Zpět
Název předmětu Fyzika II - Elektřina a magnetismus
Kód předmětu UFY/002
Organizační forma výuky Přednáška + Cvičení
Úroveň předmětu Bakalářský
Rok studia nespecifikován
Četnost výuky V každém akademickém roce, jen v letním semestru.
Semestr Letní
Počet ECTS kreditů 7
Vyučovací jazyk čeština
Statut předmětu Povinný
Způsob výuky Kontaktní
Studijní praxe Nejedná se o pracovní stáž
Doporučené volitelné součásti programu Není
Vyučující
  • Sezemský Petr, Mgr. Ph.D.
  • Straňák Vítězslav, prof. RNDr. Ph.D.
Obsah předmětu
1. Úvod do předmětu, matematický exkurz: vektorová algebra, diferenciál, fyzikální pole (skalární, vektorové), diferenciální operátory (grad, div, rot, laplas), počítání s operátory, tok vektorového pole, cirkulace vektoru, křivkový integrál, Gaussova a Stokesova věta, aplikace do fyziky polí. 2. Elektrostatika: elektrický náboj, elektrostatická indukce, atomová struktura elektrického náboje, Coulombův zákon, intenzita elektrostatického pole, elektrostatický dipól, Gaussův zákon elektrostatiky v diferenciálním tvaru, konzervativnost elektrostatického pole, potenciál, Poissonova a Laplaceova věta. 3. Potenciál a kapacita: potenciál, potenciál spojitě rozložených nábojů, potenciální energie, napětí, kapacita vodiče, kapacita kondenzátoru, kondenzátory s dielektrikem, řazení kondenzátorů, energie kondenzátoru, řešení elektrických polí nabitá přímka, rovina, dvojice rovin, kulová slupka a koule atd. 4. Polarizace dielektrika: druhy dielektrik, typy polarizace, vektor polarizace, polarizace dielektrik, energie elektrického pole, elektrický dipólový moment, potenciální energie dipólu, Gaussův zákon pro pole v dielektriku, vektor elektrické indukce, energie pole v dielektriku. 5. Stacionární elektrické pole - elektrický proud I: vznik elektrického proudu, proud a proudová hustota, Ohmův zákon v diferenciálním a integrálním tvaru, rovnice kontinuity, vedení proudu (kondukční, konvekční, polarizační), elektrický odpor, teplotní závislost elektrického odporu (supravodivost). 6. Stacionární elektrické pole - elektrický proud II: elektromotorické napětí, svorkové napětí zdroje, Kirchhoffovy zákony, řazení odporů, práce a výkon elektrického proudu, Jouleův zákon, polovodiče, pásová struktura vodivosti, typy polovodičů, elektronová a děrová vodivost., polovodiče P a N, PN přechody. 7. Měření veličin elektrického obvodu, termoelektrické jevy: měření proudu a napětí, změna rozsahu měřících přístrojů, měření napětí zdroje, měření výkonu ustáleného proudu, tepelná emise elektronů, kontaktní rozdíl potenciálů, termoelektrický jev Seebeckův a Peletierův. 8. Vedení elektrického proudu v elektrolytech a v plynech: disociace, elektrolýza (základní procesy při elektrolýze - příklady), Faradayovy zákony elektrolýzy, elektrolytická polarizace, elektrolytický potenciál, elektrické články a akumulátory, ionizace plynů, podmínky a druhy ionizačních procesů, Townsendova teorie doutnavého výboje. 9. Stacionární magnetické pole: magnetická indukce, magnetický indukční tok, Biot-Savartův zákon, Ampérův zákon celkového proudu, magnetické indukční čáry, zákony pro chovaní indukčních čar, vektorový potenciál, magnetické pole plošných proudů, příklady s aplikací B-S zákona. 10. Síly působící v magnetickém poli: Lorentzova síla, síly působící na vodič s proudem v magnetickém poli, závit s proudem v mag. poli, vzájemné působení proudů, síly na pohybující se náboj v mag. poli, Hallův jev, praktické aplikace (urychlovače, pasti, zrcadla, pohyb částic v magnetických a elektrických polích). 11. Magnetické vlastnosti látek: permeabilita, magnetický obvod - Hopkinsonova rovnice, paramagnetika a diamagnetika, magnetický moment atomu, Bohrův magneton, diamagnetismus (Larmorovo vysvětlení), paramagnetismus, ferromagnetismus, spontánní magnetizace, Curiův-Weissův zákon, doménová struktura, magnetizační křivka, magnetická hystereze. 12. Kvazistacionární elektrické a magnetické pole: podmínky a vlastnosti kvazistacionárního pole ve vektorové analýze, elektromagnetické indukce, Lenzovo pravidlo, Faradayův indukční zákon, vířivé proudy, samoindukce, vzájemná indukce, jevy při přerušení obvodu s cívkou, energie magnetického pole, střídavý proud, fázové posunutí, sériový a paralelní RLC obvod, výkon střídavého proudu, účiník, zdánlivý výkon, transformátor a transformátorová rovnice. 13. Maxwellovy rovnice: indukované elektrické pole, posuvný proud, Maxwellovy rovnice v diferenciálním a integrálním tvaru, interpretace Maxwellových rovnic, potenciály elektromagnetického pole, ene

Studijní aktivity a metody výuky
nespecifikováno
Výstupy z učení
Seznámit studenty se základními teoretickými i praktickými fyzikálními aspekty z oblasti elektřiny a magnetismu s ohledem na jejich studijní zaměření a návaznost na další odborné a profilační předměty. Cílem je naučit studenty komplexnímu myšlení s možností syntézy získaných znalostí do oborů elektroniky, elektrotechniky a dalších příbuzných oborů. Upevnění znalostí z užité matematiky a obecné fyziky.

Předpoklady
nespecifikováno

Hodnoticí metody a kritéria
nespecifikováno
Aktivní zvládnutí učiva v rozsahu odpřednášeném a daném tematickým plánem kurzu. Započet: docházka na cvičení, min 75 %, splnění zápočtového testu na min 60 %. Zkouška: splnění testu min na 75 %, splnění praktických úloh min. na 75 %, prokázání znalostí u ústní zkoušky min na 75 %.
Doporučená literatura
  • Feynman, Richard Phillips; Leighton, Robert B.,; Sands, Matthew L. Feynmanovy přednášky z fyziky s řešenými příklady. 1. 1. vyd. Havlíčkův Brod : Fragment, 2000. ISBN 80-7200-405-0.
  • Fuka, Josef; Havelka, Bedřich. Elektřina a magnetismus. 3. upr. vyd. Praha : Státní pedagogické nakladatelství, 1979.
  • Hajko, Vladimír. Fyzika v príkladoch. 6. vyd. Bratislava : Alfa, 1988.
  • Halliday, D. a kol. Fyzika. Brno, VUTIUM, 2000. ISBN 80-214-1868-0.
  • Lepil, Oldřich; Šedivý, Přemysl. Fyzika pro gymnázia. Elektřina a magnetismus. 2. vyd. Praha : Galaxie, 1993. ISBN 80-85204-20-7.
  • Sedlák, Bedřich; Štoll, Ivan. Elektřina a magnetismus. Vydání třetí, v nakladatelství Karolinum druhé. Praha : Karolinum, 2012. ISBN 978-80-246-2198-2.


Studijní plány, ve kterých se předmět nachází
Fakulta Studijní plán (Verze) Kategorie studijního oboru/specializace Doporučený ročník Doporučený semestr
Fakulta: Přírodovědecká fakulta Studijní plán (Verze): Fyzika (1) Kategorie: Fyzikální obory 1 Doporučený ročník:1, Doporučený semestr: Letní
Fakulta: Přírodovědecká fakulta Studijní plán (Verze): Biofyzika (1) Kategorie: Fyzikální obory 1 Doporučený ročník:1, Doporučený semestr: Letní
Fakulta: Přírodovědecká fakulta Studijní plán (Verze): Fyzika pro vzdělávání (1) Kategorie: Fyzikální obory 1 Doporučený ročník:1, Doporučený semestr: Letní
Fakulta: Přírodovědecká fakulta Studijní plán (Verze): Biofyzika (1) Kategorie: Fyzikální obory - Doporučený ročník:-, Doporučený semestr: Letní