Fizyka II (elektryczność i magnetyzm)

fizyka

Zjawiska związane z elektrycznością i magnetyzmem stanowią jeden z podstawowych działów fizyki. Ich znajomość jest zatem elementem podstawowej wiedzy wymaganej od osób studiujących zagadnienia fizyczne i stanowi fundament dalszego kształcenia w tej dziedzinie. Podczas wykładu przedstawione zostaną podstawowe zagadnienia z tej dziedziny. Szczególny nacisk położony zostanie na demonstracje eksperymentalne omawianych zjawisk, które w trakcie wykładu będą także gruntownie omawiane. Opis prezentowanych zjawisk zawierać będzie perspektywę historyczną umożliwiającą prześledzenie rozwoju myśli naukowej w ubiegłych wiekach. Omówione będą aktualne zastosowania omawianych zjawisk. Przedstawione zostaną metody opisu tych zjawisk. Podsumowaniem wykładu będzie analiza równań Maxwella i ich konsekwencji.

w sali

Na wykładzie, bogato ilustrowanym pokazami przedstawione zostaną podstawowe pojęcia z dziedziny klasycznego elektromagnetyzmu podsumowane w równaniach Maxwella.

Forma zajęć:

• Wykład
  Celem wykładu jest omówienie i zaprezentowanie w formie pokazów najważniejszych zagadnień z zakresu elektryczności i magnetyzmu i ich konsekwencji.
• Ćwiczenia wykładowe
  Celem ćwiczeń wykładowych jest zaprezentowanie wyprowadzeń najistotniejszych zagadnień omawianych na wykładzie używając odpowiedniego aparatu matematycznego.
• Ćwiczenia
  Celem ćwiczeń jest zaprezentowanie rozwiązań zagadnień rachunkowych obejmujących treści omawiane na wykładzie.

Treści merytoryczne:

1. Prawo Coulomba, prawo Gaussa;
2. Pole elektryczne wewnątrz i na zewnątrz przewodników, pole elektryczne wokół ostrza;
3. Praca w polu sił, potencjał, pojemność przewodnika;
4. Pole elektryczne w dielektryku, wektory E, P, D, warunki zszycia pola elektrycznego na granicy ośrodków, pojemność kondensatora wypełnionego dielektrykiem.
5. Prąd stały, równanie ciągłości, prawo Ohma, ciepło Joule'a;
6. Przewodnictwo ciał stałych, łączenie oporów, prawa Kirchhoffa, siła elektromotoryczna, przyrządy pomiarowe;
7. Zjawiska termoelektryczne'
8. Siły działające na przewodnik w polu magnetycznym, siła Lorentza;
9. Prawo Gaussa, prawo Ampera, silnik prądu stałego, prawo Biota-Savarta;
10. Pole magnetyczne w materii, wektory B, H i M, warunki zszycia pola magnetycznego na granicy ośrodków,
11. Makroskopowy i mikroskopowy opis magnetyzmu;
12. Ziemskie pole magnetyczne;
13. Prąd przemiennym, obwody prądu przemiennego, prądnica, transformator;
14. Równania Maxwella;
15. Fale elektromagnetyczne.

Metody dydaktyczne:

• Wykład problemowy - prezentacja zagadnień teoretycznych z naciskiem na wyjaśnianie zjawisk i ich konsekwencji.
• Pokazy eksperymentalne - demonstracje zjawisk fizycznych w trakcie zajęć, połączone z ich omówieniem.
• Ćwiczenia rachunkowe - rozwiązywanie zadań obliczeniowych związanych z treściami wykładu.
• Ćwiczenia wykładowe - wyprowadzenia wzorów i równań z użyciem odpowiedniego aparatu matematycznego.
• Dyskusja dydaktyczna - wspólne omawianie wyników eksperymentów i rozwiązań zadań.
• Metody aktywizujące - pytania problemowe, krótkie quizy, zadania do samodzielnego rozwiązania.
• Analiza przypadków - omawianie współczesnych zastosowań omawianych zjawisk w nauce i technice.

Podstawowe podręczniki:

• D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Podstawy fizyki, t. 3, t. 4, PWN, 2015
• S. J. Ling, J. Sanny, W. Moebs, Fizyka dla szkół wyższych, t. 2, OpenStax POLSKA, 2018
• A.K. Wróblewski, J. A. Zakrzewski, Wstęp do fizyki, t. 2 cz. 1 i 2, PWN, 1991

Podręczniki uzupełniające:

• E. M. Purcell, Elektryczność i magnetyzm, PWN, 1975
• Jan Gaj, Elektryczność i magnetyzm, Wydawnictwa UW, 2000
• David J. Griffiths, Podstawy elektrodynamiki, PWN, 2001
• R. P. Feynman, R. B. Leighton, M. Sands, Feynamana wykłady z fizyki, PWN 2007

Zbiory zadań:

• D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Podstawy fizyki, Zbiór zadań PWN, 2005
• A. Hennel, W. Szuszkiewicz, Zadania i problemy z fizyki PWN, 1997
• J.Jędrzejewski, W.Kruczek, A.Kujawski, Zbiór zadań z fizyki, PWN ,1976

• K_W01
  zna i rozumie podstawowe prawa i koncepcje klasycznego elektromagnetyzmu, rozumie ich historyczny rozwój i znaczenie dla postępu nauk ścisłych, przyrodniczych i technicznych, poznania świata i rozwoju ludzkości.
• K_U01
  potrafi posługiwać się aparatem matematyki wyższej i metodami matematycznymi fizyki przy opisie i modelowaniu podstawowych zjawisk i procesów fizycznych z zakresu elektyrczności i magnetyzmu, potrafi samodzielnie odtworzyć twierdzenia i równania opisujące podstawowe zjawiska i prawa obowiązujące w tej dziedzinie, potrafi przeprowadzić dowody tych twierdzeń i praw
• K_U05
  potrafi w sposób przystępny przedstawić i wyjaśnić podstawowe fakty dotyczące zjawisk i praw fizyki w zakresie elektryczności i magnetyzmu i skutecznie komunikować się zarówno ze specjalistami jak i niespecjalistami w tym zakresie
• K_K01
  jest gotów uczenia się przez całe życie

Elementami oceny są:

• Zadania domowe.
  W każdej serii zadań domowych, będzie zawarte jedno zadanie obowiązkowe. Zadanie obowiązkowe będzie sprawdzane i oceniane. Pozostałe zadania nie są obowiązkowe, w przypadku oddania są sprawdzane, ale nie oceniane. Termin oddania danej serii zadań domowych będzie określony minimum dwa tygodnie wcześniej.
• Kolokwium.
  Kolokwium składa się z testu obejmującego treści omawiane na wykładzie oraz zadań rachunkowych obejmujących treści omawiane na ćwiczeniach i ćwiczeniach wykładowych.
• Egzamin pisemny.
  Egzamin pisemny składa się z zadań rachunkowych obejmujących treści omawiane na ćwiczeniach i ćwiczeniach wykładowych. Jedno z zadań na egzaminie będzie wybrane z nieobowiązkowych zadań domowych. Warunkiem dopuszczenia do egzaminu pisemnego jest zaliczenie (min. 50% punktów) obowiązkowych zadań domowych lub kolokwium.
• Egzamin ustny.
  Egzamin ustny składa się z trzech pytań. Lista pytań na egzamin będzie udostępniona przed rozpoczęciem sesji egzaminacyjnej. Dwa pytania będą losowane zaś jedno pytanie jest samodzielnie wybierane przez osobę przystępującą do egzaminu. Warunkiem dopuszczenia do egzaminu ustnego jest uzyskanie w sumie minimum 50% punktów z zadań domowych, kolokwium i egzaminu pisemnego.

Ocena końcowa z przedmiotu jest średnią z dwóch ocen:

• oceny wynikającej z sumy punktów z zadań domowych, kolokwium i egzaminu pisemnego.
Progi punktowe na poszczególne oceny:
• [50%-60%) - dostateczny (3)
• [60%-70%) - dostateczny plus (3,5)
• [70%-80%) - dobry (4)
• [80%-90%) - dobry plus (4,5)
• [90%-95%) - bardzo dobry (5)
• [95%-100%] - celujący (5!)
• oceny z egzaminu ustnego
Wymagania na poszczególne oceny:
• celujący: student wyjaśnia zjawiska i prowadzi obliczenia bezbłędnie i wzorcowo prezentuje swój tok rozumowania.
• bardzo dobry: student wyjaśnia zjawiska i prowadzi obliczenia bezbłędnie lub z drobnymi błędami niewpływającymi na sens fizyczny tych wyjaśnień lub obliczeń.
• dobry: student wyjaśnia najprostsze zjawiska i prowadzi najprostsze obliczenia bezbłędnie lub z drobnymi błędami niewpływającymi na sens fizyczny tych wyjaśnień lub obliczeń; niekiedy popełnia błędy lub nie potrafi wykonać bardziej złożonych działań w tym zakresie.
• dostateczny: student wyjaśnia najprostsze zjawiska i prowadzi najprostsze obliczenia bezbłędnie lub z drobnymi błędami niewpływającymi na sens fizyczny tych wyjaśnień lub obliczeń; popełnia błędy lub nie potrafi wykonać bardziej złożonych działań w tym zakresie.

Cena celująca jest wliczana do średniej jako 5,5. Przedmiot jest zaliczony w przypadku uzyskania obu ocen pozytywnych.

Egzamin poprawkowy

Egzamin poprawkowy składa się z dwóch części:

• Egzaminu pisemnego.
  Egzamin pisemny składa się z zadań rachunkowych obejmujących treści omawiane na ćwiczeniach i ćwiczeniach wykładowych.
  Progi punktowe na poszczególne oceny z egzaminu pisemnego:
  • [50%-60%) - ocena 3
  • [60%-70%) - ocena 3,5
  • [70%-80%) - ocena 4
  • [80%-90%) - ocena 4,5
  • [90%-100%] - ocena 5
• Egzaminu ustnego.
  Egzamin ustny składa się z trzech pytań. Lista pytań na egzamin będzie udostępniona przed rozpoczęciem sesji egzaminacyjnej. Dwa pytania będą losowane zaś jedno pytanie jest wybierane samodzielnie przez osobę przystępującą do egzaminu. Warunkiem dopuszczenia do egzaminu ustnego jest uzyskanie oceny pozytywnej z egzaminu pisemnego.
  Wymagania na poszczególne oceny z egzaminu ustnego:
  • bardzo dobry: student wyjaśnia zjawiska i prowadzi obliczenia bezbłędnie lub z drobnymi błędami niewpływającymi na sens fizyczny tych wyjaśnień lub obliczeń.
  • dobry: student wyjaśnia najprostsze zjawiska i prowadzi najprostsze obliczenia bezbłędnie lub z drobnymi błędami niewpływającymi na sens fizyczny tych wyjaśnień lub obliczeń; niekiedy popełnia błędy lub nie potrafi wykonać bardziej złożonych działań w tym zakresie.
  • dostateczny: student wyjaśnia najprostsze zjawiska i prowadzi najprostsze obliczenia bezbłędnie lub z drobnymi błędami niewpływającymi na sens fizyczny tych wyjaśnień lub obliczeń; popełnia błędy lub nie potrafi wykonać bardziej złożonych działań w tym zakresie.

Ocena końcowa jest średnią ocen z egzaminu pisemnego i ustnego, przy czym przedmiot jest zaliczony w przypadku uzyskania obu ocen pozytywnych.

brak