Upload
hoanghanh
View
241
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
1
Fizyka 2 Podstawy fizyki
dr hab. inż. Wojciech Wróbel Wydział Fizyki
e-mail: [email protected]
konsultacje:
Gmach Mechatroniki, pok. 324;
środa 13-14 i po umówieniu mailowym
http://www.if.pw.edu.pl/~wrobel/simr_f2_2017.html
2
Fizyka 2 Wróbel
Wojciech Zasady zaliczenia
Przedmiot zaliczamy na podstawie 2 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. 2–5min, kiedy
będzie można korzystać z dowolnych „ściąg” i
„przypomnieć” sobie wzory.
3
Fizyka 2 Wróbel
Wojciech Zasady zaliczenia
Przedmiot zaliczamy na podstawie 2 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!
4
Fizyka 2 Wróbel
Wojciech Zasady zaliczenia
Poprawa W SESJI WRZEŚNIOWEJ
W sesji wrześniowej, w terminie egzaminów z Fizyki1, będzie można
poprawiać Fizykę 2, tzn. będzie można poprawiać 1 i/lub 2
kolokwium z wykładów.
UWAGA! Punkty uzyskane podczas sesji ZASTĘPUJĄ punkty zdobyte w ciągu semestru!
Punktacja: Ocena
0 - 15.4 2.0
15.5 - 18.4 3.0
18.5 - 21.4 3.5
21.5 - 24.4 4.0
24.5 - 26.4 4.5
26.5 - 30.0 5.0
5
Fizyka 2 Wróbel
Wojciech Bibliografia
• David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker, Podstawy fizyki tom
1,2,3,4,5 , Wydaw. Naukowe PWN,2005.
• 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 1,2 , Wydawnictwa Naukowo-Techniczne,
Warszawa 1990,2004
• 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
6
Fizyka 2 Wróbel
Wojciech Program
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
Tematy wykładów: elektrostatyka, prąd,
magnetyzm, zjawiska falowe, fale
elektromagnetyczne, teoria względności
7
Fizyka 2 Wróbel
Wojciech Elektrodynamika
• 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
9
Fizyka 2 Wróbel
Wojciech
Para szczotek zbiera ładunki dodatnie i
ujemne powstałe w wyniku pocierania
odpowiednich materiałów i odprowadza
te ładunki do odpowiednich kulek
11
Fizyka 2 Wróbel
Wojciech
1e = 1.602·10-19 C
Ładunek elementarny (ładunek
elektronu) został wyznaczony w
eksperymencie Milikana
Ładunek elektryczny
1 C – ilość ładunku przepływającego przez przekrój poprzeczny przewodnika w ciągu 1s, jeżeli przez przewodnik płynie prąd o natężeniu 1A
𝑑𝑞 = 𝐼 𝑑𝑡
Żarówka 100W - > 1019 e/s
12
Fizyka 2 Wróbel
Wojciech
Komentarz – są obiekty o ułamkowym ładunku!
Kwarki mają ładunek ułamkowy: +2/3 e lub -1/3e,
ale muszą występować grupowo, tworząc cząstki elementarne o
ładunku całkowitym, np.: protony, neutrony.
15
Fizyka 2 Wróbel
Wojciech
2
0
21
4 r
QQF
Siła oddziaływania pomiędzy dwoma ładunkami punktowymi Q
1 oraz Q
2 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:
2212 NmC 108.854 0ε
2
29
Nm
C 10
36
10ε
Prawo Coulomba
18
Fizyka 2 Wróbel
Wojciech
2
0
21
4 r
QQF
Siła oddziaływania pomiędzy dwoma ładunkami punktowymi Q1 oraz
Q2 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:
2212 NmC 108.854 0ε
2
29
Nm
C 10
36
10ε
2
0
31a4π
QQFF
2
0
2
13a4π
Q2F
Ponieważ siła oddziaływania elektrostatycznego jest wektorem, więc jeśli obliczamy siły działające w układzie kilku ładunków, musimy zastosować dodawanie wektorowe.
20
2
2
2a4π
QF
2
0
2
Wa8π
Q122F
S
Zasada superpozycji
19
Fizyka 2 Wróbel
Wojciech
q
FE
2
04 r
QE
q – ładunek próbny (nie zakłóca pola).
Natężenie pola elektrycznego jest miarą siły działającej na jednostkowy próbny ładunek elektryczny
Natężenie pola elektrycznego
20
Fizyka 2 Wróbel
Wojciech
• 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.
Pole elektryczne
24
Fizyka 2 Wróbel
Wojciech
4
422
0Dz
QE
3
0
3
0 44 z
p
z
QDEW
Dqp
3
02 z
pE
OŚ
4
244
2
2222
0Dz
D
Dz
QEW
XW E2E
Dipol elektryczny
25
Fizyka 2 Wróbel
Wojciech
αr4π
QdE
2
0
x cos
Obliczanie natężenia pola
𝐸 = 𝑑𝐸 𝑑𝐸𝑥=dE cos
r = 𝑥2 + 𝑦2
cos = 𝑥
𝑟 =
𝑥
𝑥2+𝑦2
26
Fizyka 2 Wróbel
Wojciech
Obliczanie natężenia pola
𝐸 = 𝑑𝐸
𝑑𝐸𝑥=dE cos
r = 𝑥2 + 𝑦2
cos = 𝑥
𝑟 =
𝑥
𝑥2+𝑦2
αr4π
QdE
r4π
QddE
2
0
x
2
0
cos
dldQ
dx
ax
x
4πE
0
x
23
22
27
Fizyka 2 Wróbel
Wojciech
Obliczanie natężenia pola
αr4π
QdE
r4π
QddE
2
0
x
2
0
cos
𝑑𝐸𝑥=dE cos
r = 𝑥2 + 𝑎2 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡.
cos = 𝑥
𝑟 =
𝑥
𝑥2+𝑎2=const.
dldQ
23
22
2
02
322
ax
x
4π
QE
dlax
x
4πE
0
x
a
0
x
28
Fizyka 2 Wróbel
Wojciech
Jeśli ładunek otoczymy zamkniętą powierzchnią, to całkowity strumień linii sił
przechodzący przez powierzchnię nie zależy od kształtu powierzchni.
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:
αSESEΦE cos
SEΦE
d
Strumień wektora natężenia pola
elektrycznego
30
Fizyka 2 Wróbel
Wojciech
Strumień całkowity wektora natężenia
pola przez dowolną powierzchnię zamkniętą pomnożony przez stałą ε0 jest
równy sumie ładunków elektrycznych
obejmowanych przez tą powierzchnię.
constdSEdSE cos
Jeśli ładunek otoczymy zamkniętą
powierzchnią, to całkowity strumień linii
sił przechodzący przez powierzchnię
nie zależy od kształtu powierzchni
0ε
QSdE
Prawo Gaussa dla elektryczności