Elektrodynamika 1100-4FM16
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.
Poszczególne elementy programu będą realizowane w kolejności wybranej przez wykładowcę, niekoniecznie zgodnie z powyższą numeracją.
Przewidywany minimalny nakład pracy studenta w semestrze to:
- 90h (45h wykładu i 45h ćwiczeń) uczestnictwa w zajęciach
- 70h zadania domowe
- 20h przygotowanie do egzaminów pisemnego i ustnego
Opis sporządził Wojciech Satuła, listopad 2011 (modyfikacje Janusz Rosiek 2014, Krzysztof Turzyński 2024)
Założenia (opisowo)
Koordynatorzy przedmiotu
W cyklu 2024Z: | W cyklu 2023Z: |
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:
Jest gotów 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, przy czym oba elementy są obowiązkowe. Dopuszczenie do egzaminu uwarunkowane jest zdobyciem co najmniej 50% punktów z obowiązkowych prac domowych, których rozwiązania należy składać co tydzień (z dokładnością do świąt i zawirowań losowych).
Decyzja o wystawieniu oceny jest decyzją ekspercką wykładowcy i podlega uzasadnieniu. Skala ocen określona w Regulaminie studiów jest skalą słowną, której ocenom dla wygody przyporządkowuje się wartości liczbowe. Punkty tej skali wynikają wprost z nazw ocen:
- bardzo dobry - student wyjaśnia zjawiska i prowadzi obliczenia bezbłędnie lub z drobnymi błędami niewpływający na sens fizyczny tych wyjaśnień lub obliczeń
- dostateczny - student wyjaśnia najprostsze zjawiska i prowadzi najprostsze obliczenia bezbłędnie lub z drobnymi błędami niewpływający na sens fizyczny tych wyjaśnień lub obliczeń; popełnia błędy lub nie potrafi wykonać bardziej złożonych działań w tym zakresie
- dobry - student wyjaśnia najprostsze zjawiska i prowadzi najprostsze obliczenia bezbłędnie lub z drobnymi błędami niewpływający na sens fizyczny tych wyjaśnień lub obliczeń; niekiedy popełnia błędy lub nie potrafi wykonać bardziej złożonych działań w tym zakresie.
Praktyki zawodowe
brak
Literatura
Podręczniki:
1. D. J. Griffiths, Podstawy elektrodynamiki - podstawowy podręcznik
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
Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb: