Elektrodynamika 1100-3005
Sformułowanie elektrodynamiki klasycznej w wieku XIX pozwoliło zrozumieć, że siły elektryczne i magnetyczne są przejawami tego samego oddziaływania co zapoczątkowało proces teoretycznej unifikacji oddziaływań podstawowych. Elektrodynamika klasyczna dała początek polowemu opisowi oddziaływań. Jest ona teorią w pełni relatywistyczną. Jej poznanie jest konieczne dla zrozumienia współczesnej kwantowej teorii oddziaływań fundamentalnych.
Wykład ma za zadanie przedstawienie pełnego i spójnego opisu zjawisk elektromagnetycznych oraz sformułowanych w tym celu idei teoretycznych i metod rachunkowych.
Program:
1. Równania Maxwella w próżni, pola i potencjały niezmienniczość względem transformacji Lorentza, zasady zachowania.
2. Elementy szczególnej teorii względności: czasoprzestrzeń,
czterotensory, kowariantne sformułowanie równań Maxwella.
3. Równania Maxwella w materii, pola makroskopowe, równania materiałowe, warunki brzegowe na granicach ośrodków.
4. Elektrostatyka i magnetostatyka: podstawowe równania, zagadnienia Dirichleta i Neumanna, metoda funkcji Greena, rozwinięcia multipolowe.
5. Niestacjonarne pole elektromagnetyczne: fale elektromagnetyczne w próżni i w ośrodkach, pole poruszającego się ładunku, promieniowanie, anteny.
Przewidywany minimalny nakład pracy studenta w semestrze to:
- 90h (45h wykładu i 45h ćwiczeń) uczestnictwa w zajęciach
- 70h kolokwia, kartlkówki, zadania domowe
- 20h przygotowanie do egzaminów pisemnego i ustnego
Opis sporządził Wojciech Satuła, listopad 2011 (modyfikacje Janusz Rosiek 2014)
Kierunek podstawowy MISMaP
Założenia (opisowo)
Koordynatorzy przedmiotu
Efekty kształcenia
Wiedza:
- Zna równania Maxwella w próżni i w materii oraz warunki brzegowe na granicach ośrodków.
- Posiada podstawową wiedzę w zakresie szczególnej teorii względności i jej struktur matematycznych.Wie, że elektrodynamika klasyczna jest teoria relatywistyczną i rozumie konsekwencje tego faktu.
- Zna zasady zachowania ładunku, energii, pędu i rozumie nowe pojęcia z tym związane jak wektor Poyntinga, pęd pola i tensora napięć Maxwella.
- Ma podstawową wiedzę na temat pól elektromagnetycznych w próżni i w ośrodku, praw załamania i odbicia. Zna prawa Fresnela.
- Rozumie zagadnienia absorbcji światła w ośrodku przewodzącym.
- Ma wiedzę na temat pól promieniowania wytwarzanych przez poruszające się ładunki, w szczególności przez monochromatyczne źródła oscylujące.
Umiejętności:
Potrafi rozwiązać równania Maxwella z narzuconymi warunkami brzegowymi. Potrafi posługiwać się szerokim wachlarzem metod teoretycznych od metody obrazów, przez metodę wielomianów ortogonalnych (funkcji specjalnych), funkcje Greena po przekształcenia konforemne. Potrafi sformułować prawa Maxwella w sposób relatywistycznie niezmienniczy. Potraf rozwiazać problemy niestacjonarne, w szczególności potrafi obliczyć rozkład mocy promieniowania wytwarzanego przez źródła monochromatyczne.
Postawy:
Potrafi formułować i komunikować opinie na temat podstawowych problemów z zakresu elektryczności i magnetyzmu. Rozumie potrzebę popularyzacji wiedzy.
Kryteria oceniania
Zaliczenie przedmiotu odbywa się na podstawie wyników egzaminu pisemnego i ustnego oraz wyników uzyskanych na ćwiczeniach. Dopuszczenie do egzaminu ustnego wymaga zaliczenia ćwiczeń. tj. zdobycia minimum 50% punktów możliwych do uzyskania w co najmniej 2 spośród 4 "elementów". Elementy to:
- 2 kolokwia
- kolokwium poprawkowe
- zadania domowe
Każdy element będzie znormalizowany do 15 punktów maksymalnie, czyli trzeba uzyskać po min. 7.5 punkta w 2 z najlepiej zaliczonych z powyższej 4-ki.
W przypadku niespełnienia powyższych kryteriów, ćwiczenia można zaliczyć zdając egzamin pisemny na ponad 50% punktów, i ewentualnie dla poprawienia oceny przystąpić później do egzaminu pisemnego poprawkowego.
Praktyki zawodowe
Brak
Literatura
Podręczniki:
1. D. J. Griffiths, Podstawy elektrodynamiki
2. J. D. Jackson, Elektrodynamika klasyczna
3. M. Suffczyński, Elektrodynamika
4. L. Landau, E. Lifszyc, Elektrodynamika ośrodków ciągłych
5. L. Landau, E. Lifszyc, Teoria pola
Zbiory zadań:
6. W. Batygin, I. Toptygin, Zbiór zadań z elektrodynamiki
7. M. Zahn, Pole elektromagnetyczne
8. L. Grieczko i in., Zadania z fizyki teoretycznej
9. Zadania w podanych wyżej podręcznikach.
Więcej informacji
Więcej informacji o poziomie przedmiotu, roku studiów (i/lub semestrze) w którym się odbywa, o rodzaju i liczbie godzin zajęć - szukaj w planach studiów odpowiednich programów. Ten przedmiot jest związany z programami:
Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb: