Πληροφορίες
| Κωδικός Μαθήματος | PCC306 |
| Εξάμηνο | 6ο |
| Κατηγορία | Υποχρεωτικό |
| Διδακτικές Μονάδες | 5 |
| Μονάδες ECTS | 9 |
| Eclass Μαθήματος |
Περιγαφή Μαθήματος
Επιδιωκόμενα μαθησιακά αποτελέσματα του μαθήματος
Στο τέλος του μαθήματος ο φοιτητής θα έχει αποκτήσει:
– Γνώση της κλασικής θεωρίας του ηλεκτρομαγνητισμού σε προχωρημένο προπτυχιακό επίπεδο. Αυτό είναι το επίπεδο των πολύ γνωστών σύγχρονων βιβλίων «Εισαγωγή στην Ηλεκτροδυναμική», του David J. Griffiths (κύριο βιβλίο για το μάθημα) και «Ηλεκτρομαγνητισμός»,
Στο τέλος του μαθήματος ο φοιτητής θα έχει αποκτήσει:
– Γνώση της κλασικής θεωρίας του ηλεκτρομαγνητισμού σε προχωρημένο προπτυχιακό επίπεδο. Αυτό είναι το επίπεδο των πολύ γνωστών σύγχρονων βιβλίων «Εισαγωγή στην Ηλεκτροδυναμική», του David J. Griffiths (κύριο βιβλίο για το μάθημα) και «Ηλεκτρομαγνητισμός»,
των G. L. Pollack και D. R. Stump.
Δεξιότητες
Στο τέλος του μαθήματος ο φοιτητής θα έχει αναπτύξει δεξιότητες επίλυσης προβλημάτων:
1. Ηλεκτροστατικής με λύση της εξισώσεως Laplace, και την μέθοδο των ειδώλων.
2. Μαγνητοστατικής με εφαρμογή των νόμων των Biot-Savart και του Ampere.
3. Ηλεκτροδυναμικής με εφαρμογή των νόμων του Faraday και των Ampere- Maxwell, καθώς επίσης και τους νόμους διατήρησης της ολικής (ηλεκτρομαγνητικής + μηχανικής) ενέργειας και ορμής.
4. Διάδοσης ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων με ανάκλαση και διάθλαση, και χρήση των εξισώσεων Fresnel.
5. Ακτινοβολία ηλεκτρικού και μαγνητικού διπόλου.Προαπαιτήσεις
Το μάθημα απαιτεί γνώσεις Ηλεκτρομαγνητισμού Ι (Γενική Φυσική), Διανυσματικής Ανάλυσης, Μιγαδικής Ανάλυσης, …Περιεχόμενα (ύλη) του μαθήματος
1. Ανασκόπηση της Ηλεκτροστατικής, Ειδικές Τεχνικές Υπολογισμού του Ηλεκτρικού Δυναμικού
Η εξίσωση Laplace, η μέθοδος των ειδώλων, διαχωρισμός των μεταβλητών, ανάπτυγμα πολυπόλου.
2. Ηλεκτροστατικά Πεδία στη Ύλη
Πόλωση, το πεδίο ενός πολωμένου σώματος, η ηλεκτρική μετατόπιση, γραμμικά διηλεκτρικά.
3. Μαγνητοστατική
Απόκλιση και στροβιλισμός του B, το μαγνητικό διανυσματικό δυναμικό.
4. Μαγνητοστατικά Πεδία στη Ύλη
Μαγνήτιση, το πεδίο ενός μαγνητισμένου σώματος, το βοηθητικό πεδίο H.
5. Ηλεκτροδυναμική
Ηλεκτροκινητήρια δύναμη, ο νόμος του Faraday, οι εξισώσεις του Maxwell, εισαγωγή του δυναμικού στην ηλεκτροδυναμική, ενέργεια και ορμή στην ηλεκτροδυναμική.
6. Ηλεκτρομαγνητικά Κύματα
Η κυματική εξίσωση, ηλεκτρομαγνητικά κύματα σε μη-αγώγιμα και αγώγιμα μέσα.
7. Ηλεκτρομαγνητική Ακτινοβολία
Καθυστερημένα δυναμικά, ανάπτυγμα πολυπόλου, ακτινοβολία ηλεκτρικού και μαγνητικού διπόλου.
Στο τέλος του μαθήματος ο φοιτητής θα έχει αναπτύξει δεξιότητες επίλυσης προβλημάτων:
1. Ηλεκτροστατικής με λύση της εξισώσεως Laplace, και την μέθοδο των ειδώλων.
2. Μαγνητοστατικής με εφαρμογή των νόμων των Biot-Savart και του Ampere.
3. Ηλεκτροδυναμικής με εφαρμογή των νόμων του Faraday και των Ampere- Maxwell, καθώς επίσης και τους νόμους διατήρησης της ολικής (ηλεκτρομαγνητικής + μηχανικής) ενέργειας και ορμής.
4. Διάδοσης ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων με ανάκλαση και διάθλαση, και χρήση των εξισώσεων Fresnel.
5. Ακτινοβολία ηλεκτρικού και μαγνητικού διπόλου.Προαπαιτήσεις
Το μάθημα απαιτεί γνώσεις Ηλεκτρομαγνητισμού Ι (Γενική Φυσική), Διανυσματικής Ανάλυσης, Μιγαδικής Ανάλυσης, …Περιεχόμενα (ύλη) του μαθήματος
1. Ανασκόπηση της Ηλεκτροστατικής, Ειδικές Τεχνικές Υπολογισμού του Ηλεκτρικού Δυναμικού
Η εξίσωση Laplace, η μέθοδος των ειδώλων, διαχωρισμός των μεταβλητών, ανάπτυγμα πολυπόλου.
2. Ηλεκτροστατικά Πεδία στη Ύλη
Πόλωση, το πεδίο ενός πολωμένου σώματος, η ηλεκτρική μετατόπιση, γραμμικά διηλεκτρικά.
3. Μαγνητοστατική
Απόκλιση και στροβιλισμός του B, το μαγνητικό διανυσματικό δυναμικό.
4. Μαγνητοστατικά Πεδία στη Ύλη
Μαγνήτιση, το πεδίο ενός μαγνητισμένου σώματος, το βοηθητικό πεδίο H.
5. Ηλεκτροδυναμική
Ηλεκτροκινητήρια δύναμη, ο νόμος του Faraday, οι εξισώσεις του Maxwell, εισαγωγή του δυναμικού στην ηλεκτροδυναμική, ενέργεια και ορμή στην ηλεκτροδυναμική.
6. Ηλεκτρομαγνητικά Κύματα
Η κυματική εξίσωση, ηλεκτρομαγνητικά κύματα σε μη-αγώγιμα και αγώγιμα μέσα.
7. Ηλεκτρομαγνητική Ακτινοβολία
Καθυστερημένα δυναμικά, ανάπτυγμα πολυπόλου, ακτινοβολία ηλεκτρικού και μαγνητικού διπόλου.
Συνιστώμενη βιβλιογραφία προς μελέτη
«Εισαγωγή στην Ηλεκτροδυναμική», του David J. Griffiths και
«Electromagnetism», των G. L. Pollack και D. R. Stump.
«Εισαγωγή στην Ηλεκτροδυναμική», του David J. Griffiths και
«Electromagnetism», των G. L. Pollack και D. R. Stump.
Διδακτικές και μαθησιακές μέθοδοι
Διδασκαλία στον πίνακα, 4 ώρες παράδοση και 1 ώρα φροντιστήριο εβδομαδιαίως.Μέθοδοι αξιολόγησης/βαθμολόγησης
Προτείνονται σειρές ασκήσεων για εξάσκηση. Ο βαθμός καθορίζεται (100%) από γραπτή τελική εξέταση.Γλώσσα διδασκαλίας
Ελληνικά. Για Αλλοδαπούς φοιτητές το μάθημα δίδεται στην Αγγλική γλώσσα από την Αγγλική έκδοση του διδακτικού βιβλίου.
Μέρος ΑΑνασκόπηση Ηλεκτροστατικής, Εισαγωγή στις εξισώσεις Poisson & Laplace, προβλήματα στο Ηλεκτρικό Δυναμικό.Διηλεκτρικά Υλικά – Πόλωση Διηλεκτρικών.
Διδασκαλία στον πίνακα, 4 ώρες παράδοση και 1 ώρα φροντιστήριο εβδομαδιαίως.Μέθοδοι αξιολόγησης/βαθμολόγησης
Προτείνονται σειρές ασκήσεων για εξάσκηση. Ο βαθμός καθορίζεται (100%) από γραπτή τελική εξέταση.Γλώσσα διδασκαλίας
Ελληνικά. Για Αλλοδαπούς φοιτητές το μάθημα δίδεται στην Αγγλική γλώσσα από την Αγγλική έκδοση του διδακτικού βιβλίου.
Μέρος ΑΑνασκόπηση Ηλεκτροστατικής, Εισαγωγή στις εξισώσεις Poisson & Laplace, προβλήματα στο Ηλεκτρικό Δυναμικό.Διηλεκτρικά Υλικά – Πόλωση Διηλεκτρικών.
Στατικό Μαγνητικό Πεδίο: Απόκλιση & Στροβιλισμός του B.
Στατικό Μαγνητικό Πεδίο στην Ύλη
Μέρος Β
Ηλεκτροδυναμική (Κεφάλαιο 7, ολόκληρο).
Νόμοι Διατήρησης (Κεφάλαιο 8, ολόκληρο).
Ηλεκτρομαγνητικά Κύματα (Κεφάλαιο 9, σελίδες 415-447).
Δυναμικά και Πεδία (Κεφάλαιο 10, σελίδες 459-470).
Ηλεκτρομαγνητική Ακτινοβολία (Κεφάλαιο 11, σελίδες 488-506).
Εκπομπή ακτινοβολίας: Χρονική εξέλιξη των ηλεκτρικών δυναμικών γραμμών ενός παλλόμενου ηλεκτρικού διπόλου
