Φυσική III
Ξάνθος Μαϊντάς, Γεώργιος Βούλγαρης
Στο μάθημα της Φυσικής ΙΙΙ διδάσκεται η κλασική ηλεκτρομαγνητική θεωρία.
Στην ανάπτυξη του μαθήματος περιέχονται οι εξής ενότητες-κεφάλαια.
Η Ηλεκτροστατική, δηλαδή η μελέτη των στατικών ηλεκτρικών φαινομένων. Το κεφάλαιο αυτό ακολουθείται από την Μαγνητοστατική στην οποία γίνεται η μελέτη της δημιουργίας των μαγνητικών πεδίων από στατικά ηλεκτρικά ρεύματα καθώς και η δράση των πεδίων αυτών επί των ρευμάτων. Στην συνέχεια, εξετάζονται τα χρονικά μεταβαλλόμενα μαγνητικά πεδία και η δημιουργία των εξ επαγωγής ηλεκτρικών πεδίων και διατυπώνεται ο νόμος του Faraday. Μέσα σε αυτό το πλαίσιο γίνεται η μελέτη των ηλεκτρικών κυκλωμάτων με ιδιαίτερη έμφαση στα κυκλώματα των χρονικά μεταβαλλομένων ρευμάτων. Τέλος, αναδεικνύεται η ενοποίηση του ηλεκτρικού και μαγνητικού πεδίου (εξισώσεις Maxwell) και μελετάται η κυματική διάδοση του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου στο κενό.
ΛιγότεραΣτο μάθημα της Φυσικής ΙΙΙ διδάσκεται η κλασική ηλεκτρομαγνητική θεωρία.
Στην ανάπτυξη του μαθήματος περιέχονται οι εξής ενότητες-κεφάλαια.
Η Ηλεκτροστατική, δηλαδή η μελέτη των στατικών ηλεκτρικών φαινομένων. Το κεφάλαιο αυτό ακολουθείται από την Μαγνητοστατική στην οποία γίνεται η μελέτη της δημιουργίας των μαγνητικών πεδίων από στατικά ηλεκτρικά ρεύματα καθώς και η δράση των πεδίων αυτών επί των ρευμάτων. Στην συνέχεια, εξετάζονται τα χρονικά μεταβαλλόμενα μαγνητικά πεδία και η δημιουργία των εξ επαγωγής ηλεκτρικών πεδίων και διατυπώνεται ο νόμος του Faraday. Μέσα σε αυτό το πλαίσιο γίνεται η μελέτη των ηλεκτρικών κυκλωμάτων με ιδιαίτερη έμφαση στα κυκλώματα των χρονικά μεταβαλλομένων ρευμάτων. Τέλος, αναδεικνύεται η ενοποίηση του ηλεκτρικού και μαγνητικού πεδίου (εξισώσεις Maxwell) και μελετάται η κυματική διάδοση του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου στο κενό.
Στο μάθημα της Φυσικής ΙΙΙ διδάσκεται η κλασική ηλεκτρομαγνητική θεωρία.
Στην ανάπτυξη του μαθήματος περιέχονται οι εξής ενότητες-κεφάλαια.
Η Ηλεκτροστατική, δηλαδή η μελέτη των στατικών ηλεκτρικών φαινομένων. Το κεφάλαιο αυτό ακολουθείται από την Μαγνητοστατική στην οποία γίνεται η μελέτη της δημιουργίας των μαγνητικών πεδίων από στατικά ηλεκτρικά ρεύματα καθώς και η δράση των πεδίων αυτών επί των ρευμάτων. Στην συνέχεια, εξετάζονται τα χρονικά μεταβαλλόμενα μαγνητικά πεδία και η δημιουργία των εξ επαγωγής ηλεκτρικών πεδίων και διατυπώνεται ο νόμος του Faraday. Μέσα σε αυτό το πλαίσιο γίνεται η μελέτη των ηλεκτρικών κυκλωμάτων με ιδιαίτερη έμφαση στα κυκλώματα των χρονικά μεταβαλλομένων ρευμάτων. Τέλος, αναδεικνύεται η ενοποίηση του ηλεκτρικού και μαγνητικού πεδίου (εξισώσεις Maxwell) και μελετάται η κυματική διάδοση του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου στο κενό.
Περίγραμμα
Περιεχόμενο μαθήματος
ΕΝΟΤΗΤΑ 1η
ΗΛΕΚΤΡΟΣΤΑΤΙΚΗ
1.1 Νόμος του Coulomb
1.2. Ένταση του ηλεκτρικού πεδίου, νόμος του Gauss
1.3. Δυναμικό
1.4. Ενέργεια του ηλεκτροστατικού πεδίου
1.5 Πλειονοπολικό ανάπτυγμα
1.6. Μέθοδος των ειδώλων
ΕΝΟΤΗΤΑ 2η
ΜΑΓΝΗΤΟΣΤΑΤΙΚΗ
2.1. Δύναμη Lorentz, δύναμη Laplace
2.2. Μαγνητικό πεδίο. Νόμος Biot-Savart
2.3. Νόμος του Ampere. Εξισώσεις της Μαγνητοστατικής
2.4. Διανυσματικό δυναμικό
ΕΝΟΤΗΤΑ 3η
ΕΠΑΓΩΓΗ - ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ MAXWELL
3.1. Χρονικά μεταβαλλόμενα ηλεκτρικά ρεύματα και μαγνητικό πεδίο
3.2. Τάση εξ επαγωγής, ηλεκτρικό πεδίο εξ επαγωγής. Νόμος του Faraday
3.3. Εφαρμογές, προβλήματα υπολογισμού του εξ επαγωγής ηλεκτρικού πεδίου
3.4 Νόμος των Ampere - Maxwell
3.5. Εξισώσεις Maxwell
3.6. Κυματική διάδοση του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου
3.7. Χρονικά εξαρτώμενο βαθμωτό και διανυσματικό δυναμικό. Συμμετρία βαθμίδας.
3.8. Θεώρημα Poynting
ΕΝΟΤΗΤΑ 4η
ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ
4.1. Ηλεκτρικό ρεύμα, Νόμος του Ohm
4.2. Ηλεκτρεγερτική δύναμη, Κανόνες του Kirchhoff
4.3. Κυκλώματα R, L, C. Μεταβατικά ρεύματα.
ΕΝΟΤΗΤΑ 5η
ΕΝΑΛΛΑΣΣΟΜΕΝΑ ΡΕΥΜΑΤΑ
5.1. Ενεργός τιμή ρεύματος και τάσης
5.2. Ισχύς εναλλασσομένου ρεύματος
5.3. Κυκλώματα εναλλασσομένου ρεύματος
5.4. Μιγαδική αναπαράσταση εναλλασσομένων μεγεθών
Μαθησιακοί στόχοι
Μετά την ολοκλήρωση του μαθήματος, ο μανθάνων θα είναι σε θέση:
- Να γνωρίζει τους βασικούς νόμους του ηλεκτρομαγνητισμού και την μαθηματική έκφραση τους.
- Να ερμηνεύει συνηθισμένα ηλεκτρικά και μαγνητικά φαινόμενα.
- Να λύνει προβλήματα ηλεκτρομαγνητισμού χρησιμοποιώντας μεθόδους ανάλυσης και διανυσμάτων.
Προτεινόμενα συγγράμματα
- ΘΕΜΕΛΙΩΔΗΣ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΗ ΦΥΣΙΚΗ Τ.2 ALONSO-FIN
- ΠAΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΗ ΦΥΣΙΚΗ ΜΕ ΣΥΓΧΡΟΝΗ ΦΥΣΙΚΗ Τ.2 YOUNG H., FREEDMAN R.
- ΦΥΣΙΚΗ ΜΕΡΟΣ 2 HALLIDAY-RESNICK
- Φυσική για Επιστήμονες και Μηχανικούς, Giancoli
- Φυσική, Halliday David, Resnick Robert, Walker Jearl, Παπανικόλας Κώστας (γενική επιμέλεια), Καραμπαρμπούνης Α., Κοέν Σ., Σπυράκης Π., Τζανετάκης Π., Στυλιάρης Ε. (επιστημονική επιμέλεια), Τζαμτζής Γ. (συντονισμός)
Βιβλιογραφία
- ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΗΛΕΚΤΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗ, T. Ι,ΙΙ D.J. Griffiths
- ΟΙ ΔΙΑΛΕΞΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΤΟΥ FEYNMAN, Τ. Β'
- The Feynman Lectures on Physics, Vol. II
- MIT OPEN COURSEWARE
Προαπαιτούμενα
α) Xρήση απλών μεθόδων διαφορικού και ολοκληρωτικού λογισμού.
β) Θεμελειώδεις έννοιες της Φυσικής όπως έχουν διατυπωθεί στη Φυσική Ι.
Μέθοδοι αξιολόγησης
Εξετάσεις : Γραπτές εξετάσεις σύμφωνα με το πρόγραμμα της σχολής.
Μέθοδοι διδασκαλίας
- Διδασκαλία στο αμφιθέατρο
- Εργαστήριο
Διδάσκοντες
Ξάνθος Μαϊντάς
Πτυχιούχος του τμήματος Φυσικής του Πανεπιστημίου Αθηνών. Διδάκτορας του ιδίου τμήματος στην Θεωρητική Φυσική των Στοιχειωδών Σωματιδίων. Υπηρετεί στο τμήμα Φυσικής του ΕΚΠΑ από το 1982 αρχικά ως λέκτορας και από το 1999 ως Επίκουρος Καθηγητής.
Ομάδα στόχος
Φοιτητές/φοιτήτριες τμημάτων Φυσικής και τμημάτων Σχολών Θετικών Επιστημών.
ΕΝΟΤΗΤΑ 1η
ΗΛΕΚΤΡΟΣΤΑΤΙΚΗ
1.1 Νόμος του Coulomb
1.2. Ένταση του ηλεκτρικού πεδίου, νόμος του Gauss
1.3. Δυναμικό
1.4. Ενέργεια του ηλεκτροστατικού πεδίου
1.5 Πλειονοπολικό ανάπτυγμα
1.6. Μέθοδος των ειδώλων
ΕΝΟΤΗΤΑ 2η
ΜΑΓΝΗΤΟΣΤΑΤΙΚΗ
2.1. Δύναμη Lorentz, δύναμη Laplace
2.2. Μαγνητικό πεδίο. Νόμος Biot-Savart
2.3. Νόμος του Ampere. Εξισώσεις της Μαγνητοστατικής
2.4. Διανυσματικό δυναμικό
ΕΝΟΤΗΤΑ 3η
ΕΠΑΓΩΓΗ - ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ MAXWELL
3.1. Χρονικά μεταβαλλόμενα ηλεκτρικά ρεύματα και μαγνητικό πεδίο
3.2. Τάση εξ επαγωγής, ηλεκτρικό πεδίο εξ επαγωγής. Νόμος του Faraday
3.3. Εφαρμογές, προβλήματα υπολογισμού του εξ επαγωγής ηλεκτρικού πεδίου
3.4 Νόμος των Ampere - Maxwell
3.5. Εξισώσεις Maxwell
3.6. Κυματική διάδοση του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου
3.7. Χρονικά εξαρτώμενο βαθμωτό και διανυσματικό δυναμικό. Συμμετρία βαθμίδας.
3.8. Θεώρημα Poynting
ΕΝΟΤΗΤΑ 4η
ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ
4.1. Ηλεκτρικό ρεύμα, Νόμος του Ohm
4.2. Ηλεκτρεγερτική δύναμη, Κανόνες του Kirchhoff
4.3. Κυκλώματα R, L, C. Μεταβατικά ρεύματα.
ΕΝΟΤΗΤΑ 5η
ΕΝΑΛΛΑΣΣΟΜΕΝΑ ΡΕΥΜΑΤΑ
5.1. Ενεργός τιμή ρεύματος και τάσης
5.2. Ισχύς εναλλασσομένου ρεύματος
5.3. Κυκλώματα εναλλασσομένου ρεύματος
5.4. Μιγαδική αναπαράσταση εναλλασσομένων μεγεθών
Μετά την ολοκλήρωση του μαθήματος, ο μανθάνων θα είναι σε θέση:
- Να γνωρίζει τους βασικούς νόμους του ηλεκτρομαγνητισμού και την μαθηματική έκφραση τους.
- Να ερμηνεύει συνηθισμένα ηλεκτρικά και μαγνητικά φαινόμενα.
- Να λύνει προβλήματα ηλεκτρομαγνητισμού χρησιμοποιώντας μεθόδους ανάλυσης και διανυσμάτων.
- ΘΕΜΕΛΙΩΔΗΣ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΗ ΦΥΣΙΚΗ Τ.2 ALONSO-FIN
- ΠAΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΗ ΦΥΣΙΚΗ ΜΕ ΣΥΓΧΡΟΝΗ ΦΥΣΙΚΗ Τ.2 YOUNG H., FREEDMAN R.
- ΦΥΣΙΚΗ ΜΕΡΟΣ 2 HALLIDAY-RESNICK
- Φυσική για Επιστήμονες και Μηχανικούς, Giancoli
- Φυσική, Halliday David, Resnick Robert, Walker Jearl, Παπανικόλας Κώστας (γενική επιμέλεια), Καραμπαρμπούνης Α., Κοέν Σ., Σπυράκης Π., Τζανετάκης Π., Στυλιάρης Ε. (επιστημονική επιμέλεια), Τζαμτζής Γ. (συντονισμός)
- ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΗΛΕΚΤΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗ, T. Ι,ΙΙ D.J. Griffiths
- ΟΙ ΔΙΑΛΕΞΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΤΟΥ FEYNMAN, Τ. Β'
- The Feynman Lectures on Physics, Vol. II
- MIT OPEN COURSEWARE
α) Xρήση απλών μεθόδων διαφορικού και ολοκληρωτικού λογισμού.
β) Θεμελειώδεις έννοιες της Φυσικής όπως έχουν διατυπωθεί στη Φυσική Ι.
Εξετάσεις : Γραπτές εξετάσεις σύμφωνα με το πρόγραμμα της σχολής.
- Διδασκαλία στο αμφιθέατρο
- Εργαστήριο
Ξάνθος Μαϊντάς
Πτυχιούχος του τμήματος Φυσικής του Πανεπιστημίου Αθηνών. Διδάκτορας του ιδίου τμήματος στην Θεωρητική Φυσική των Στοιχειωδών Σωματιδίων. Υπηρετεί στο τμήμα Φυσικής του ΕΚΠΑ από το 1982 αρχικά ως λέκτορας και από το 1999 ως Επίκουρος Καθηγητής.
Φοιτητές/φοιτήτριες τμημάτων Φυσικής και τμημάτων Σχολών Θετικών Επιστημών.
Νόμος του Coulomb. Ένταση του ηλεκτρικού πεδίου. Νόμος του Gauss. Δυναμικό. Ενέργεια του ηλεκτροστατικού πεδίου. Μέθοδος των ειδώλων. Πλειονοπολικό ανάπτυγμα.
Δύναμη Lorentz. Δύναμη Laplace. Μαγνητικό πεδίο. Νόμος Biot-Savart. Νόμος του Ampere. Εξισώσεις της Μαγνητοστατικής. Διανυσματικό δυναμικό.
Χρονικά μεταβαλλόμενα ηλεκτρικά ρεύματα και μαγνητικό πεδίο. Τάση εξ επαγωγής. Ηλεκτρικό πεδίο εξ επαγωγής. Νόμος του Faraday. Εφαρμογές. Προβλήματα υπολογισμού του εξ επαγωγής ηλεκτρικού πεδίου. Νόμος των Ampere - Maxwell, Εξισώσεις Maxwell, Κυματική διάδοση του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου, Χρονικά εξαρτώμενο βαθμωτό και διανυσματικό δυναμικό, Συμμετρία βαθμίδας, Θεώρημα Poynting.
Ηλεκτρικό ρεύμα, Νόμος του Ohm, Ηλεκτρεγερτική δύναμη, Κανόνες του Kirchhoff, Κυκλώματα R, L, C. Μεταβατικά ρεύματα.
Ενεργός τιμή ρεύματος και τάσης, Ισχύς εναλλασσομένου ρεύματος, Κυκλώματα εναλλασσομένου ρεύματος, Μιγαδική αναπαράσταση εναλλασσομένων μεγεθών.
Ανοικτό Ακαδ. Μάθημα
Αρ. Επισκέψεων : 0
Αρ. Προβολών : 0
