Klasična elektrodinamika

140 godina nastave prirodoslovlja i matematike na Sveučilištu u Zagrebu, 70 godina PMF-a

Izbornik predmeta

Glavni izbornik

Klasična elektrodinamika

Šifra: 51521
ECTS: 12.0
Nositelji: prof. dr. sc. Hrvoje Buljan
Izvođači: Tena Dubček - Auditorne vježbe
Boris Ivetić - Auditorne vježbe
Prijava ispita: Studomat
Engleski jezik:

1,0,0

Nastava se odvija na hrvatskom jeziku u svim svojim elementima, a stranim studentima koji su pridruženi mješovitoj grupi nudi se mogućnost savladavanja predmeta pomoću dodatnih izravnih konzultacija s nastavnikom i asistentima na engleskom jeziku. Pri tome, nastavnik stranog studenta upućuje na odgovarajuću literaturu na engleskom jeziku te mu osigurava mogućnost polaganja predmeta na engleskom jeziku.
Opterećenje:

1. komponenta

Vrsta nastaveUkupno
Predavanja 45
Auditorne vježbe 30
* Opterećenje je izraženo u školskim satima (1 školski sat = 45 minuta)
Opis predmeta:
CILJEVI PREDMETA:

* stjecanje znanja iz teorije klasične elektrodinamike (KED);
* stjecanje operativnog znanja iz metoda rješavanja problema iz KED;
* stjecanje pregleda o korištenju KED u modernim područjima fizike.

ISHODI UČENJA NA RAZINI PROGRAMA KOJIMA PREDMET DOPRINOSI:

1. Znanje i razumjevanje:
1.1. formulirati i obrazložiti temeljne zakone fizike što uključuje mehaniku, elektromagnetizam i termodinamiku
1.2. pokazati temeljito poznavanje naprednih metoda teorijske fizike, a posebno klasične mehanike, klasične elektrodinamike, statističke fizike i kvantne fizike;

2. Primjena znanja i razumjevanja:
2.1. razviti način razmišljanja koji omogućava postavljanje modela ili prepoznavanje i primjenu postojećih modela u traženju rješenja za konkretne fizikalne i analogne probleme;
2.2. primijeniti standardne metode matematičke fizike, posebno matematičke analize i linearne algebre te odgovarajuće numeričke metode kod rješavanja fizikalnih problema;
4. Komunikacijske sposobnosti:
4.3. koristiti engleski jezik kao jezik struke pri komunikaciji, korištenju literature i pisanju znanstvenih i stručnih radova;
5. Sposobnost učenja:
5.1. samostalno koristiti stručnu literaturu i ostale relevantne izvore informacija što podrazumijeva dobro poznavanje engleskog kao jezika struke
5.2. samostalno pratiti razvoj novih spoznaja u polju fizike te dati stručno mišljenje o njihovom dosegu i mogućim primjenama
5.3. uključiti se u znanstveni rad i istraživanja u sklopu doktorskog studija.

OČEKIVANI ISHODI UČENJA NA RAZINI PREDMETA:

Po završetku kolegija Klasična elektrodinamika student će biti sposoban:
* demonstrirati poznavanje vektorske analize, gradijenta, divergencije, rotacije, te Helmholtzovog teorema za vektorska polja;
* demonstrirati poznavanje formulacije elektrostatike kroz divergenciju i rotaciju električnog polja, Gaussovog zakona, skalarnog potencijala;
* demonstrirati poznavanje Poissonove i Laplaceove jednadžbe, teorema o jedinstvenosti rješenja istih, metode separacije varijabli u kartezijevom, cilindričnom i sfernom koordinatnom sustavu;
* demonstrirati poznavanje metode slika, multipolnog razvoja;
* demonstrirati poznavanje elektrostatike u prisustvu vodiča i dielektrika, polarizacije, dielektričnog pomaka, polarizabilnosti i susceptibilnosti, makroskopskog i mikroskopskog polja;
* demonstrirati poznavanje formulacije magnetostatike kroz divergenciju i rotaciju magnetskog polja, Biot-Savartovog zakona, Lorentzovog zakona, vektorskog potencijala;
* demonstrirati poznavanje magnetostatike u prisustvu magnetičnih materijala, paramagnetizma, diamagnetizma, feromagnetizma, pomoćnog polja H, magnetske susceptibilnosti i permeabilnosti;
* demonstrirati poznavanje Faradeyevog zakona indukcije, elektromotorne sile, induktiviteta;
* demonstrirati poznavanje Maxwellovih jednadžbi, rubnih uvjeta na polja i potencijale na granici različitih medija;
* demonstrirati poznavanje zakona očuvanja energije, impulsa i momenta impulsa u KED, Poyntingov teorem, Poyntingov vektor, Maxwellov tenzor;
* demonstrirati poznavanje formulacije KED kroz skalarni i vektorski potencijal, baždarenja, retardiranih potencijala, Lienard-Wiechart potencijala;
* demonstrirati poznavanje elektromagnetskih valova u vakuumu, sustavima s dielektricima, refleksije, loma, valovoda i šupljina izgrađenih od vodiča i dielektrika;
* demonstrirati poznavanje rješavanja valnih jednadžbi principom superpozicije, disperzije valova;
* demonstrirati poznavanje osnovnog modela za frekventno ovisan dielektrični odziv, vezu između imaginarnog i realnog dijela dielektričnog odziva, disperzijsku relaciju za plazmu;
* demonstrirati poznavanje električnog i magnetskog dipolnog zračenja, zračenje općenite raspodjele naboja i zračenje točkastog naboja u gibanju;
* demonstrirati poznavanje sprege KED i specijalne teorije relativnosti, Einsteinovih postulata, geometrije prostor-vremena, Lorentzovih transformacija, transformacija elektromagnetskih polja, tenzorske formulacije KED.

SADRŽAJ PREDMETA:

Predavanja po tjednima (ukupno 30 tjedana):
Prvi semestar
1. tjedan - vektorska analiza (gradijent, divergencija, rotacija vektorskog polja);
2.-3. tjedan - elektrostatika (Gaussov zakon, skalarni potencijal), elektrostatika s vodičima, energija elektrostatskog polja;
4.-5. tjedan - specijalne tehnike (metoda separacije varijabli za Laplaceovu i Poisonnovu jednadžbu, metoda slika, multipolni razvoj);
6.-7. tjedan - elekrostatika u prisustvu dielektrika (atomska polarizabilnost, polarizacija, polje polariziranog objekta, dielektrični pomak, susceptibilnost, makroskopsko i mikroskopsko polje, energija elektrostatskog polja u prisustvu dielektrika);
8.-9. tjedan - magnetostatika (Biot-Savartov zakon, Lorentzov zakon, vektorski potencijal);
10.-11. tjedan - magnetostatika u prisustvu materijala (paramagnetizam, diamagnetizam, feromagnetizam, pomoćno polje H, magnetska susceptibilnost i permeabilnost);
12.-15. tjedan - Faradeyev zakon indukcije, elektromotorna sila, induktivitet, Maxwellove jednadžbe, rubni uvjeti;

Drugi semestar
16.-17. tjedan - Poyntingov teorem, Poyntingov vektor, Maxwellov tenzor;
18.-21. tjedan - elektromagnetski valovi (vakuum, sustav s dielektricima, refleksija, lom), model za frekventno ovisan dielektrični odziv, propagacija valnog paketa, disperzija i grupna brzina, valovodi (dielektrični i sa vodičima), elektromagnetske šupljine;
22.-24. tjedan - formulacija KED kroz skalarni i vektorski potencijal, baždarenje, retardirani potencijali, Lienard-Wiechart potencijal, Jefimenkove jednadžbe;
25.-27. tjedan - zračenje električnog i magnetskog dipola, zračenje općenite raspodjele naboja i točkastog naboja;
28.-30. tjedan - KED i specijalna teorija relativnosti, Einsteinovi postulati, Lorentzove transformacije, transformacije elektromagnetskih polja, tenzorska formulacija KED.

Auditorne vježbe prate predavanja prema sadržaju:
Prvi semestar
1. tjedan - vektorska analiza
2.-3. tjedan - elektrostatika, elektrostatika s vodičima;
4.-5. tjedan - specijalne tehnike (metoda separacije varijabli, metoda slika, multipolni razvoj);
6.-7. tjedan - elekrostatika u prisustvu dielektrika;
8.-9. tjedan - magnetostatika;
10.-11. tjedan - magnetostatika u prisustvu materijala;
12.-15. tjedan - Maxwellove jednadžbe, rubni uvjeti, Faradeyev zakon indukcije;
Drugi semestar
16.-17. tjedan - Poyntingov teorem, Poyntingov vektor, Maxwellov tenzor;
18.-21. tjedan - elektromagnetski valovi, model za frekventno ovisan dielektrični odziv, valovodi, elektromagnetske šupljine, propagacija valnog paketa i grupna brzina;
22.-24. tjedan - formulacija KED kroz skalarni i vektorski potencijal, baždarenje, retardirani potencijali;
25-27. tjedan - zračenje električnog i magnetskog dipola, općenite raspodjele naboja i točkastog naboja;
28.-30. tjedan - KED i specijalna teorija relativnosti, Lorentzove transformacije, transformacije elektromagnetskih polja, tenzorska formulacija KED.

OBVEZE STUDENATA: Izlazak na 30% pismenih provjera znanja prije završetka drugog semestra.

OCJENJIVANJE I VREDNOVANJE RADA STUDENATA:

Ocjenjivanje i vrednovanje rada studenata tijekom semestra:
* Tijekom dva semestra održe se barem četiri kviza (kraće pismene provjere znanja sa po 4-5 zadataka) koji čine trećinu ukupne ocjene;
* u zimskim ispitnom roku održi se kolokvij (studenti biraju jedan od dva termina)
Ocjenjivanje na kraju drugog semestra:
* pisani i usmeni ispit.
Doprinosi konačnoj ocjeni:
* trećinu ocjene nose kvizovi tijekom semestara (neizlazak na kviz računa se kao nedovoljan), najlošije riješen kviz se ne računa (2+2 ECTS boda);
* trećinu ocjene nosi pisani ispit na kraju drugog semestra i kolokvij u zimskom semestru (2+2 ECTS boda);
* usmeni ispit nosi jednu trećinu ocjene (2+2 ECTS boda).
Literatura:
  1. Griffiths, David J.,: Introduction to Electrodynamics (Prentice Hall, New Jersey, 1999)
  2. Jackson, David J.: Classical Electrodynamics (John Wiley and Sons, New Jersey, 1998).
  3. Zapisi sa predavanja dostupni u sustavu Merlin
  4. Landau L.D., Lifshitz E.M., The Classical Theory of Fields (Pergamon Press 1994)
Preduvjeti za:
Upis predmeta :
Položen : Matematičke metode fizike 2
Položen : Opća fizika 4
6. semestar
Obavezni predmet - Redovni studij - Fizika; smjer: istraživački
Termini konzultacija:

Obavijesti

Repozitorij

Repozitorij je prazan

Anketa

Na ovoj stranici trenutno nije odabrana niti jedna anketa!