Detail předmětu

Obecná fyzika II (Elektřina a magnetismus)

FSI-TF2Ak. rok: 2024/2025

Obecná fyzika II podává výklad klasického elektromagnetismu. Vychází z coulombovské interakce, na které buduje popis elektrostatického pole. Výklad magnetismu, elektromagnetické indukce a časově proměnných polí směřuje od popisu základních experimentů k formulaci Maxwellových rovnic a dále k popisu elektromagnetické vlny ve vakuu. Pole stacionárního a kvazistacionárního proudu ve vodiči je uvažováno v obvodech, pro jejichž řešení jsou formulovány Kirchhoffovy zákony. Vlastnosti vodičů, dielektrik a magnetik jsou popisovány vzhledem k pochopení jevů v materiálech a významu materiálových konstant. Přednáška má rozsah vysokoškolských učebnic základního kursu fyziky.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

7

Garant předmětu

prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav fyzikálního inženýrství (ÚFI)

Vstupní znalosti

Předpokládá se znalost diferenciálního, integrálního a vektorového počtu a znalost fyziky na středoškolské úrovni. Tento předmět je prerekvizitou pro předměty TF4 (Obecná fyzika 4, Moderní fyzika) a TDE (Elektrodynamika a STR).

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Výsledná klasifikace závisí na výsledku průběžné kontroly ve cvičení formou testů a na výsledku zkoušky, která obsahuje test, výpočet příkladů a ústní část.
Účast na cvičení je povinná.

Učební cíle

Cílem kurzu je seznámit studenty s elektromagnetickou interakcí a se souvisejícími ději ve vakuu i v látkách, objasnit vzájemný vztah elektrického a magnetického pole, význam Maxwellových rovnic a ukázat souvislost elektromagnetismu s optikou a teorií obvodů.
Kurs vybaví studenty schopností aplikovat diferenciální, integrální a vektorový počet při výpočtech intenzity a potenciálu elektrických a magnetických polí a chování nabitých částic v těchto polích. Kurs rozvíjí schopnost abstraktního myšlení a schopnost zobecňovat experimentální poznatky při formulaci fyzikálních zákonů.

Základní literatura

D. J. Griffiths: Introduction to Electrodynamics.Addison-Wesley, 2012.
E. M. Purcell, D. J. Morin: Electricity and Magnetism. 3rd edition, Cambridge University Press 2013 (EN)
HALLIDAY, D. - RESNICK, R. - WALKER, J.: Fyzika. VUTIUM, Brno 2001
SEDLÁK, B., ŠTOLL, I.: Elektřina a magnetismus. Academia Praha, 1993

Doporučená literatura

B. SEDLÁK, I. ŠTOLL: Elektřina a magnetismus. Karolinum, 2012. (CS)
D. J. Griffiths: Introduction to Electrodynamics.Addison-Wesley, 2012.
E. M. Purcell, D. J. Morin: Electricity and Magnetism. 3rd edition, Cambridge University Press 2013 (EN)
HALLIDAY, D. - RESNICK, R. - WALKER, J.: Fyzika (2. vydání). VUTIUM, Brno 2013 (CS)
ŠANTAVÝ, I., LIŠKA, M.: Elektromagnetismus. Skriptum VUT v Brně. Elektronická verze: http://physics.fme.vutbr.cz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program B-FIN-P bakalářský 1 ročník, letní semestr, povinný

  • Program C-AKR-P celoživotní vzdělávání v akr. stud. programu

    specializace CLS , 1 ročník, letní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D.

Osnova

Elektrický náboj. Coulombův zákon.
Intenzita elektrostatického pole.
Gaussův zákon.
Potenciál elektrostatického pole. Elektrická potenciální energie.
Kapacita a kondenzátory. Dielektrika.
Elektrický proud. Ohmův zákon.
Obvody.
Magnetické pole. Amperova sila. Ampérův zákon. Biotův-Savartův zákon.
Magnetické pole v látkách.
Elektromagnetická indukce. Faradayův zákon, Indukčnost.
Oscilace v RLC obvodu.
Maxwellovy rovnice v integrálním a diferenciálním tvaru.
Energie elektromagnetické pole. Poyntingův vektor.
Elektromagnetické vlny.

Cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D.

Osnova

Řešení úloh k tématům přednášce. Další problémy jsou řešeny ve volitelném (nepovinném) předmětu Fyzikální proseminář II.