Detail předmětu

Physics 1

FEKT-BPA-FY1Ak. rok: 2024/2025

Předmět se nejdříve věnuje základům mechaniky částic, které jsou pak využity při zkoumání vlivu sil, které na částice působí ve fyzikálních polích. Podstatná část předmětu je věnována elektrickému a magnetickému poli, jejich vzniku, zákonům a společné podstatě vedoucí k pojmu elektromagnetické pole a Maxwellovým rovnicím.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

6

Garant předmětu

doc. Ing. Petr Sedlák, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav fyziky (UFYZ)

Nabízen zahraničním studentům

Všech fakult

Vstupní znalosti

Student při vstupu do tohoto předmětu by měl na středoškolské úrovni:
mít znalosti základních pojmů a zákonů mechaniky, elektřiny a magnetizmu,
být schopen základní pojmy a zákony mechaniky, elektřiny a magnetizmu vysvětlit a také vyjádřit vlastními slovy oblasti jejich využití,
být schopen aplikovat základní zákony mechaniky na jednoduchý pohyb částice, zákony elektřiny a magnetizmu aplikovat v jednoduchých elektrických obvodech.

Matematický aparát:
Při vstupu do tohoto předmětu by student měl být schopen diskutovat základní pojmy středoškolské algebry a geometrie, počítat lineární rovnice a aplikovat základní goniometrické funkce.
Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „osoby poučené“, kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Hodnocení studia je založeno na bodovacím systému. Celkové hodnocení předmětu: max. 100 bodů.
Semestr:
až 20 bodů za laboratorní cvičení (6 úloh s protokoly, vstupní testy k úlohám a souhrnný test)
až 15 bodů za dva písemné testy.
Pro udělení zápočtu je nutné splnit povinnosti v laboratorním cvičení a získat neméně 12 bodů z 35 možných.
Zkouška:
až 65 bodů za zkoušku.
Zkouška je písemná. Tvoří ji test s výběrovými odpověďmi, část teoretická a část s příklady. Jak v části teoretické, tak i v části s příklady je nutné získat alespoň 6 bodů.
Podmínkou úspěšného ukončení předmětu je získání zápočtu a vykonání závěrečné zkoušky. Celkový dosažený počet bodů pro absolvování předmětu musí být minimálně 50.

Výuka ve všech cvičeních je povinná. Řádně omluvená cvičení, lze po domluvě s vyučujícím nahradit.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Učební cíle

Cílem předmětu je poskytnout studentům jasný a logický výklad základních fyzikálních pojmů a zákonů v oblasti Mechaniky, elektřiny a magnetizmu. Posílit porozumění těmto pojmům a zákonům pomocí širokého spektra zajímavých aplikací.
Absolvent předmětu je schopen:
definovat pojmy kinematiky a dynamiky částic, elektrického a magnetického pole pomocí diferenciálního a integrálního počtu,
popsat základní zákony a principy ve zmíněných oblastech,
diskutovat podmínky pro použití zákonů mechaniky, elektřiny a magnetizmu, vysvětlit vztahy mezi nimi a rozlišit, kterou formu zákonitostí je v dané oblasti výhodné použít,
aplikovat studované zákonitosti ve vzájemných souvislostech, roztřídit síly působící v elektrickém a magnetickém poli a počítat jednoduché trajektorie nabitých částic v těchto polích,
aplikovat studované zákony ve fyzikální laboratoři,
porovnat a analyzovat zákony elektrického a magnetického pole. Umí objasnit jejich společnou podstatu a vysvětlit proč mluvíme o poli elektromagnetickém popsaném Maxwellovými rovnicemi.

Základní literatura

Halliday, D.; Resnick, R.; Walker J.: Fundamentals of Physics Extended, 8th ed. 2008, John Willey & Sons, Inc. (CS)
Halliday, D.; Resnick, R.; Walker J.: Fundamentals of Physics, 6th ed. 2001, John Willey & Sons, Inc. (CS)

Doporučená literatura

Hyperphysics: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/hframe.html (EN)
Serway R.,A, Jewett J,W: Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics, 8 th Edition, Saunders College Publishing, 2010 (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPA-ELE bakalářský

    specializace BPA-PSA , 1 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Mgr. et Mgr. Rashid Dallaev, Ph.D.

Osnova

1. Základy mechaniky částic. 2. Pohybová rovnice a její aplikace. Kmity. Práce, energie, výkon. Zákony zachování. Srážky. 3. Gravitační, tíhové pole a elektrostatické pole. 4. Elektrický náboj, Coulombův zákon. Intenzita elektrického pole, siločáry. Bodový náboj a dipól v elektrickém poli. 5. Gaussův zákon elektrostatiky a jeho použití. 6. Elektrický potenciál a napětí. 7. Kapacita. Energie elektrostatického pole. Elektrostatické pole v dielektriku. 8. Elektrický proud, rovnice kontinuity. Elektrický odpor. Vedení proudu v látkách 9. Magnetické pole vyvolané proudem, Biotův-Savartův zákon, magnetické indukční čáry. 10. Ampérův zákon celkového proudu. Silové působení magnetického pole. 11. Faradayův indukční zákon. Cívky a indukčnost. Střídavé proudy. 12. Gaussův zákon pro magnetické pole. Magnetické pole v látkách. 13. Maxwellovy rovnice v integrálním a diferenciálním tvaru pro vakuum a pro dielektrikum.  

Cvičení odborného základu

7 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Mgr. et Mgr. Rashid Dallaev, Ph.D.

Osnova

Pohybová rovnice, zákony zachování v mechanice, srážky.
Intenzita elektrického pole. Gaussův zákon elektrostatiky.
Magnetické pole vyvolané proudem, zákon celkového proudu. Silové působení magnetického pole.
Gaussův zákon pro magnetické pole. Faradayův indukční zákon. 

Cvičení na počítači

6 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Mgr. et Mgr. Rashid Dallaev, Ph.D.

Osnova

Pohyb hmotného bodu v homogenním tíhovém poli.
Modelování elektrostatického pole - intenzita a potenciál.
Pohyb nabitých částic ve stacionárním magnetickém poli. 

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Mgr. et Mgr. Rashid Dallaev, Ph.D.

Osnova

Pravidla práce v laboratoři. Zpracování a prezentace uskutečněného měření.
Určování momentů setrvačnosti. Zákony zachování momentu setrvačnosti a mechanické energie.
Tíhové zrychlení - Reverzní kyvadlo.
Rychlost světla.
Měrný náboj elektronu.
Teplotní závislost odporu kovů a polovodičů. Termistor.
Supravodivost.
Magnetické pole kolem vodiče. Silové působení magnetického pole.
Magnetické vlastnosti látek.
Hallův jev.
Absorpce světla.
Polarizované světlo, interference světla, laser.
Seminář, prezentace seminární práce.