PMP113: Napredna elektrodinamika (251450)

 6 
ECTS
45 P + 15 S + 30 A
10% primjene e-učenja
Odjel za fiziku (Sceduly)
Nositelji: Petar Stipanović
Suradnici: Mislav Cvitković
Ciljevi predmeta
Formulacija zakona klasične i relativističke elektrodinamike te specijalne teorije relativnosti uz razvoj matematičkih metoda te kritičku prosudba primjenjivosti istih na fizičke probleme.
Uvjeti (kompetencije) za upis predmeta
Potrebna su predznanja matematičke analize (diferencijalni i integralni račun s funkcijama više varijabli) te diferencijalnih jednadžbi.
- Matematičke metode fizike I (položen)
- Diferencijalne jednadžbe (odslušan)
- Elektricitet i magnetizam (položen)
- Valovi i optika (odslušan)
- Klasični elektromagnetizam (upisan)
Očekivani ishodi učenja
1. Formulirati osnovne veličine te zakone klasične elektrodinamike u vakuumu i tvarima (Maxwellove jednadžbe u klasičnom i tenzorskom obliku, Poyntingov vektor, Poyntingov teorem, Maxwellov tenzor, retardacijski potencijali, Jefimenkove jednadžbe, Lienard-Wiechertovi potencijali, Larmorova formula itd.) koristeći vektorsku i tenzorsku analizu te Einsteinovu konvenciju, po potrebi i u okvirima specijalne teorije relativnosti.
2. Formulirati dani problem diferencijalnim jednadžbama i primijeniti Greenove funkcije u rješavanju.
3. Za dane dinamičke razdiobe naboja/struja procijeniti elektromagnetske potencijale i polja, procijeniti njihovu dis-/kontinuiranost na rubu, po potrebi primijeniti kvazistatičke aproksimacije te skicirati zavisnost veličina.
4. Odabrati pogodne zakone očuvanja (naboja, energije, zaleta, zamaha) i ekvivalentne veličine u svrhu pojednostavljenja kompleksnih i dinamičkih razdioba naboja i struja.
5. Maxwellovim jednadžbama preispitati zakone geometrijske optike i Fresnelove jednadžbe; konstruirati jednostavne modele za upad vala na vodič, opis apsorpcije, disperzije i širenja elektromagnetskih valova kroz valovode.
6. Formulirati klasičnu elektrodinamiku skalarnim i vektorskim potencijalima uz baždarenje istih i procjenu retardacijskih efekata.
7. Argumentirati aproksimacije u modelima zračenja električnog/magnetskog dipola, opće razdiobe naboja i točkastog naboja u gibanju.
8. Koristeći Einsteinove postulate specijalne teorije relativnosti formulirati prostorno-vremenske transformacije za idealne sustave u relativnom jednolikom gibanju te procijeniti njihov utjecaj na transformaciju elektromagnetskih polja.
9. Formulirati Maxwellove jednadžbe u kovarijantnom obliku.
Sadržaj predmeta
Seminari i vježbe prate predavanja po cjelinama:
(3h) Maxwellova formulacija klasične elektrodinamike (Maxwellove jednadžbe i rubni uvjeti, linearne i nelinearne tvari)
(6h) Zakoni očuvanja naboja, energije, zaleta i zamaha (jednadžba kontinuiteta, Poyntingov vektor, Poyntingov teorem, Maxwellov tenzor)
(12h) Elektromagnetski valovi (zakoni geometrijske optike u vakuumu i tvarima, apsorpcija i disperzija, valovodi)
(6h) Formulacija klasične elektrodinamike potencijalima (baždarenje skalarnih i vektorskih potencijala, retardirani potencijali, Lienard-Wiechart potencijal, Jefimenkove jednadžbe)
(9h) Zračenje (zračenje električnog/magnetskog dipola, općenite razdiobe naboja i točkastog naboja u gibanju)
(9h) Relativistička elektrodinamika (specijalna teorija relativnosti, trans-formacije mehaničkih veličina i elektromagnetskih polja, tenzorska formulacija klasične elektrodinamike)
Vrste izvođenja nastave
- Predavanja
- Seminari
- Vježbe
- Samostalni zadaci
- Multimedija
Obveze studenata
1. Aktivno sudjelovati u nastavi kritičkim prosuđivanjem i argumentiranjem mišljenja, pitanjima i odgovorima na pitanja.
2. Riješiti zadane probleme iz elektromagnetizma.
3. Kritički raspraviti odabrane pojmove i zakone te njihovu primjenjivost.
Praćenje rada studenata (ECTS)
- Pohađanje nastave (3)
- Seminarski rad (0.5)
- Usmeni ispit (1.5)
- Pismeni ispit (1)
Ocjenjivanje i vrjednovanje rada studenata
Konačna se ocjena formira nakon što student položi oba ispitna dijela:
pismeni ispit (primjena, 50% ocjene) i usmeni ispit (teorija, 50% ocjene).
Tijekom nastave provode se kratke provjere ishoda učenja preko kojih se je moguće osloboditi dijela ispita te kolokviji (problemski zadaci) preko kojih se je moguće osloboditi svih dijelova pismenog ispita.
Obvezna literatura
[1] David J. Griffiths: Introduction to Electrodynamics, Cambridge University Press, 2017.
[2] I. Supek: Teorijska fizika i struktura materije, Školska knjiga, više izdanja.
[3] Digitalni materijali s predavanja
Izborna literatura
[4] John David Jackson: Classical electrodynamics, Wiley, New York, više izdanja.
[5] Razni materijali iz elektromagnetizma dostupni na webu.
Načini praćenja kvalitete
1. Nastavnici, koji imaju predmete koreliranih ishoda učenja, surađuju i zajednički vode brigu o kvaliteti nastave.
2. Statistika ispitnih rezultata i vrednovanje uspješnosti u skladu s navedenim ishodima učenja.
3. Studentsko evaluiranje putem anonimne ankete koja se provodi prema pravilniku Sveučilišta u Splitu.
Izvedba
Sveučilišni prijediplomski studij
 •  Fizika (obvezni 6. sem.)
 
Napomene:
Vrste nastave (tip): (P) Predavanja; (S) Seminari; (A) Auditorne vježbe; (PK) Vježbe u praktikumu; (L) Laboratorijske vježbe; (M) Metodičke vježbe; (TJ) Vježbe tjelesnog odgoja; (T) Terenske vježbe.
Prije početka nastave moguće su rošade izvođača nastave u svrhu optimizacije opterećenja. Prikazana je testna verzija automatskog generiranja informacija.