Fizyka 2 Podstawy fizyki

Transkrypt

1 Fizyka Podstawy fizyki dr hab. inż. Wydział Fizyki konsultacje: Gmach Mechatroniki, pok. 34; środa i po umówieniu mailowym 1

2 Zasady zaliczenia Fizyka Przedmiot zaliczamy na podstawie kolokwiów po 15pkt każde kolokwia odbędą się około 8 tygodnia zajęć oraz na ostatnich zajęciach. Każde z kolokwiów składać się będzie z kilku zagadnień teoretyczno- zadaniowych Do zaliczenia przedmiotu trzeba uzyskać 15,5 pkt przy czym z każdego kolokwium trzeba uzyskać minimum 5pkt. UWAGA! Na kolokwium nie można korzystać z żadnych pomocy (jak to było w poprzednich latach), ale podczas kolokwium będzie wyznaczony czas ok. 5min, kiedy będzie można korzystać z dowolnych ściąg i przypomnieć sobie wzory.

3 Zasady zaliczenia Fizyka Przedmiot zaliczamy na podstawie kolokwiów po 15pkt każde kolokwia odbędą się około 8 tygodnia zajęć oraz na ostatnich zajęciach. Każde z kolokwiów składać się będzie z kilku zagadnień teoretyczno- zadaniowych Do zaliczenia przedmiotu trzeba uzyskać 15,5 pkt przy czym z każdego kolokwium trzeba uzyskać minimum 5pkt. UWAGA! Poprawa kolokwiów będzie możliwa dopiero w sesji wrześniowej! 3

4 Zasady zaliczenia Poprawa W SESJI WRZEŚNIOWEJ Fizyka W sesji wrześniowej, w terminie egzaminów z Fizyki1, będzie można poprawiać Fizykę, tzn. będzie można poprawiać 1 i/lub kolokwium z wykładów. UWAGA! Punkty uzyskane podczas sesji ZASTĘPUJĄ punkty zdobyte w ciągu semestru! Punktacja: Ocena

5 Bibliografia Fizyka David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker, Podstawy fizyki tom 1,,3,4,5, Wydaw. Naukowe PWN,5. Władysław Bogusz, Jerzy Garbarczyk, Franciszek Krok, Podstawy Fizyki, Oficyna wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1997 (lub wydanie nowsze) B.M Jaworski, A.A. Dietłaf, Fizyka - poradnik encyklopedyczny, Wydaw. Naukowe PWN,1997 (lub nowsze). Jay Orear fizyka tom 1,, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 199,4 Fizyka. Repetytorium. Wzory i Prawa z Objaśnieniami Kazimierz Sierański, Piotr Sitarek, Krzysztof Jezierski Fizyka. Repetytorium. Zadania z Rozwiązaniami Krzysztof Jezierski, Kazimierz Sierański, Izabela Szlufarska Fizyka. Zadania z Rozwiązaniami. Część I i Część II Krzysztof Jezierski, Bogumił Kołodka, Kazimierz Sierański Skrypt dostępny na stronie 5

6 Program Fizyka Tematy wykładów: elektrostatyka, prąd, magnetyzm, zjawiska falowe, fale elektromagnetyczne, teoria względności Materiały zamieszczane na stronie to jest tylko materiał pomocniczy i to głównie dla mnie w prowadzeniu wykładu! Na kolokwium obowiązywać będzie całokształt omawianych zagadnień: + to co było na slajdach + to co mówiłem + to co na tablicy 6

7 Elektrodynamika Fizyka Elektrostatyka pola elektryczne układów ładunków stacjonarnych Magnetostatyka pola magnetyczne wytwarzane przez magnesy trwałe i stacjonarne prądy elektryczne Właściwości elektryczne i magnetyczne materii Prądy elektryczne Indukcja elektromagnetyczna sprzężenia między zmiennymi polami elektrycznymi i magnetycznymi Fale elektromagnetyczne Optyka Na początek - stacjonarne ładunki i pola elektryczne, brak prądów ELEKTROSTATYKA 7

8 Ładunek elektryczny Fizyka 8

9 Fizyka Para szczotek zbiera ładunki dodatnie i ujemne powstałe w wyniku pocierania odpowiednich materiałów i odprowadza te ładunki do odpowiednich kulek 9

10 Generator van de Graaffa (199) Fizyka 1

11 Ładunek elektryczny Fizyka Ładunek elementarny (ładunek elektronu) został wyznaczony w eksperymencie Milikana 1e = C 1 C ilość ładunku przepływającego przez przekrój poprzeczny przewodnika w ciągu 1s, jeżeli przez przewodnik płynie prąd o natężeniu 1A dq = I dt Żarówka 1W - > 1 19 e/s 11

12 Fizyka Komentarz są obiekty o ułamkowym ładunku! Kwarki mają ładunek ułamkowy: +/3 e lub -1/3e, ale muszą występować grupowo, tworząc cząstki elementarne o ładunku całkowitym, np.: protony, neutrony. 1

13 Ładunek elektryczny Fizyka Ładowanie poprzez indukcję 13

14 Ładunek elektryczny Fizyka 14

15 Prawo Coulomba Fizyka Siła oddziaływania pomiędzy dwoma ładunkami punktowymi Q 1 oraz Q umieszczonymi w próżni w odległości r od siebie, zgodnie z prawem Coulomba, jest proporcjonalna do wartości tych ładunków oraz odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między nimi: F Q Q 1 4 r ε ε C Nm C Nm 15

16 Zasada superpozycji Fizyka Sumowanie wektorowe Całkowanie wektorowe 16

17 Zasada superpozycji Fizyka Sumowanie wektorowe Całkowanie wektorowe 17

18 Zasada superpozycji Fizyka ε F Q Q 1 4 r C Nm Siła oddziaływania pomiędzy dwoma ładunkami punktowymi Q 1 oraz Q umieszczonymi w próżni w odległości r od siebie, zgodnie z prawem Coulomba, jest proporcjonalna do wartości tych ładunków oraz odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między nimi: ε C Nm F 1 F 3 QQ 4π a F 13 Q 4π a S F Q F 4π W a 8πa 1 Q Ponieważ siła oddziaływania elektrostatycznego jest wektorem, więc jeśli obliczamy siły działające w układzie kilku ładunków, musimy zastosować dodawanie wektorowe. 18

19 Natężenie pola elektrycznego Fizyka Natężenie pola elektrycznego jest miarą siły działającej na jednostkowy próbny ładunek elektryczny E F Q E q 4 r q ładunek próbny (nie zakłóca pola). 19

20 Pole elektryczne Fizyka Pole - matematycznie : to przestrzenny rozkład liczb (pole skalarne), lub przestrzenny rozkład wektora, (pole wektorowe) Pole - fizycznie: to przestrzenny rozkład wielkości fizycznej Temperatura (pole skalarne) Kierunek wiatru (pole wektorowe) Pole może mieć swoją geometrię Pole może być płaskie lub przestrzenne. Stałe wartości pola są wyznaczone przez izopowierzchnie lub izolinie. Liniami pola wektorowego nazywamy linie wyznaczające kierunek pola. Wektor pola jest w każdym punkcie styczny do linii pola.

21 Wektor natężenia pola E E F q Q 4 r Fizyka 1

22 Wektor natężenia pola Fizyka E F q

23 Pole elektryczne Fizyka 3

24 Dipol elektryczny Fizyka E E W 4 Q z D 4 4 Q E W E D z D 4 z 4 D X E W QD p 3 4 z p 3 z 4 qd E OŚ p 3 z 4

25 Obliczanie natężenia pola Fizyka E = de de x =de cos dq 4π r Ex cosα r = x + y cos = x r = x x +y 5

26 Obliczanie natężenia pola Fizyka E = de dq dl de x =de cos dq de 4π r E x dq 4π r cosα E x 4π x x a 3 dx r = x + y cos = x r = x x +y 6

27 Obliczanie natężenia pola Fizyka de x =de cos de E x dq 4π r dq 4π r cosα r = x + a = const. cos = x r = dq dl x x +a =const. E E x x 4π Q 4π x x x a 3 3 x a a dl 7

28 Strumień wektora natężenia pola elektrycznego Fizyka Jeśli linie sił pola elektrycznego przecinają daną powierzchnię, to strumień wektora natężenia pola elektrycznego jest zdefiniowany jako iloczyn skalarny wektora natężenia pola elektrycznego i wektora normalnego zewnętrznego do danej powierzchni, o wartości równej polu tej powierzchni: Φ E Φ E E S E S cosα E d S Jeśli ładunek otoczymy zamkniętą powierzchnią, to całkowity strumień linii sił przechodzący przez powierzchnię nie zależy od kształtu powierzchni. 8

29 Strumień wektora natężenia pola elektrycznego Fizyka E ds E ds cos const EdS i Q i 9

30 Prawo Gaussa dla elektryczności Fizyka Strumień całkowity wektora natężenia pola przez dowolną powierzchnię zamkniętą pomnożony przez stałą ε jest równy sumie ładunków elektrycznych obejmowanych przez tą powierzchnię. E ds Q ε E ds E ds cos const Jeśli ładunek otoczymy zamkniętą powierzchnią, to całkowity strumień linii sił przechodzący przez powierzchnię nie zależy od kształtu powierzchni 3

31 Prawo Gaussa - zastosowania Fizyka 31

32 Prawo Gaussa - zastosowania Fizyka 3