Obecná fyzika II (Elektřina a magnetismus) (FSI-TF2)

Akademický rok 2021/2022

Garant:	prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D.
Garantující pracoviště:	ÚFI	všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky:	čeština
Cíle předmětu:
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.
Výstupy studia a kompetence:
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.
Prerekvizity:
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).
Obsah předmětu (anotace):
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.
Metody vyučování:
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách.
Způsob a kritéria hodnocení:
Výsledná klasifikace závisí na výsledku průběžné kontroly ve cvičení formou testů a na výsledku zkoušky, která obsahuje test, výpočet příkladů a ústní část.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Účast na cvičení je povinná.
Typ (způsob) výuky:
Přednáška	13 × 3 hod.	nepovinná
Cvičení	13 × 2 hod.	povinná
Osnova:
Přednáška	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	Řešení úloh k tématům přednášce. Další problémy jsou řešeny ve volitelném (nepovinném) předmětu Fyzikální proseminář II.

Literatura - základní:
1. HALLIDAY, D. - RESNICK, R. - WALKER, J.: Fyzika. VUTIUM, Brno 2001
2. SEDLÁK, B., ŠTOLL, I.: Elektřina a magnetismus. Academia Praha, 1993
3. D. J. Griffiths: Introduction to Electrodynamics.Addison-Wesley, 2012.
4. E. M. Purcell, D. J. Morin: Electricity and Magnetism. 3rd edition, Cambridge University Press 2013
Literatura - doporučená:
1. HALLIDAY, D. - RESNICK, R. - WALKER, J.: Fyzika (2. vydání). VUTIUM, Brno 2013
2. B. SEDLÁK, I. ŠTOLL: Elektřina a magnetismus. Karolinum, 2012.
3. ŠANTAVÝ, I., LIŠKA, M.: Elektromagnetismus. Skriptum VUT v Brně. Elektronická verze: http://physics.fme.vutbr.cz
4. E. M. Purcell, D. J. Morin: Electricity and Magnetism. 3rd edition, Cambridge University Press 2013
5. D. J. Griffiths: Introduction to Electrodynamics.Addison-Wesley, 2012.

Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program	Forma	Obor	Spec.	Typ ukončení	Kredity	Povinnost	St.	Roč.	Semestr
B-FIN-P	prezenční studium	--- bez specializace	--	zá,zk	7	Povinný	1	1	L