● Kod kursu: FZP002077
● Nazwa kursu: Fizyka 2.6
● Język wykładowy: Polski
● Poziom kursu: Podstawowy
● Wymagania wstępne: Zaliczone lub realizowane równocześnie kurs Fizyki 1.3, Analizy matematycznej 1;
wskazane równoległe uczestnictwo studentów w tutorialach-kursach wyrównawczych z fizyki.
● Imię, nazwisko i tytuł/stopień prowadzącego: samodzielny pracownik nauki lub doktor nauk fizycznych będący pracownikiem Instytutu Fizyki.
• Imiona i nazwiska oraz tytuły/stopnie członków zespołu dydaktycznego: nauczyciele akademiccy lub doktoranci Instytutu Fizyki.
● Rok: I. Semestr: 2.
● Typ kursu: Obowiązkowy
• Cele zajęć (efekty kształcenia): Poznanie i rozumienie podstawowych praw z zakresu termodynamiki i elektrodynamiki klasycznej.
• Forma nauczania: Tradycyjna, wspierana pokazami eksperymentalnymi
● Krótki opis zawartości całego kursu: Pierwsza część wykładów obejmuje podstawową wiedzę fizyczną z zakresu termodynamiki fenomenologicznej i podstaw fizyki statystycznej. W tej części szczególny nacisk połoŜony jest na zrozumienie odwracalności i nieodwracalności praw fizyki. Druga część wykładów poświęcona jest na opanowanie podstawowej wiedzy z elektrodynamiki klasycznej (w tym elektrostatyki, prądów stałych i zmiennych, magnetostatyki, indukcji elektromagnetycznej, optyki geometrycznej i wybranych zagadnień optyki falowej).
● Wykład
Zawartość tematyczna poszczególnych godzin wykładowych Liczba godzin 1. Termodynamika fenomenologiczna: podstawowe pojęcia. Równanie stanu gazu doskonałego. Zasady termodynamiki. Konsekwencje I i II zasady termodynamiki.
2. Procesy termodynamiczne. Entropia fenomenologiczna — miara stopnia nieodwracalności procesu.
3. Procesy kinetyczne. Dyfuzja.
4. Elementy termodynamiki statystycznej, jej związek z rachunkiem prawdopodobieństwa. Funkcja rozkładu. Entropia statystyczna. Entropia Boltzmanna-Gibbsa-Shannona.
5. Elektrostatyka: rachunek róŜniczkowy i całkowy pól wektorowych. Twierdzenia Gaussa i Stokesa. Pola bezwirowe i bezźródłowe.
6. Rozwój nauki o elektryczności. Przewodniki i izolatory. Prawo Coulomba, prawo Gaussa.
7. NatęŜenie i potencjał pola elektrostatycznego. Dyskretny i ciągły rozkład ładunków elektrycznych. Dipol elektryczny. Jednorodne pole elektryczne.
8. Prawa przepływu prądu stałego: natęŜenie i wektor gęstości prądu. zasada zachowania ładunku.
Opór elektryczny, prawa Ohma.
9. Magnetostatyka: źródła pola, siła Lorentza, prawa Ampere’a i Biota-Savarta-Laplace’a..
Potencjał wektorowy.
10. Indukcja elektromagnetyczna: prawo Faraday’a, reguła Lenza. Zasada zachowania energii.
11. Względność pól magnetycznych i elektrycznych.
12.Równania Maxwella: postać całkowa i róŜniczkowa oraz ich sens fizyczny.
13.Fale elektromagnetyczne: widmo i prędkość fal, równanie fali.
2 2 2
2 2 2 2 2 2 2 2 2
Forma kursu Wykład Ćwiczenia
Tygodniowa liczba godzin ZZU 2 3
Semestralna liczba godzin ZZU 30 45
Forma zaliczenia Egzamin Zaliczenie
Punkty ECTS 4 3
Liczba godzin CNPS 150 60
14. Optyka geometryczna: natura światła, prawa załamania i odbicia, całkowite wewnętrzne odbicie, zasada Huygensa.
15. Optyka falowa: interferencja, światło koherentne, doświadczenie Younga, interferencja w cienkich warstwach, pierścienie Newtona, dyfrakcja.
2
2
• Ćwiczenia − zawartość tematyczna − ćwiczenia rachunkowe polegają na rozwiązywaniu zadań ilustrujących treści wykładów. Listy zadań są przekazywane studentom i publikowane w Internecie.
Zasady zaliczania ćwiczeń rachunkowych określa wykładowca.
• Literatura podstawowa
1. David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker, PODSTAWY FIZYKI, tom 1, tom 2, tom 3, tom 4, tom 5, PWN, Warszawa 2003 oraz J. Walker, PODSTAWY FIZYKI. Zbiór zadań, PWN, Warszawa 2005.
2. J. Orear, FIZYKA, t. I i II, WNT, Warszawa 2008.
3. J. Massalski, M. Massalska, Fizyka dla inŜynierów, cz. I i II, WNT, Warszawa 2008.
4. H.D. Young, R. A. Freedman, SEAR’S AND ZEMANSKY’S UNIVERSITY PHYSICS WITH MODERN PHYSICS, Addison-Wesley Publishing Company; D.C. Giancoli, Physics Principles with Applications, Prentice Hall; J. W. Jewett, R. A. Serway, Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics, Thomson-Brooks/Cole; wydania wszystkich wymienionych podręczników z 2000 r.
i późniejszych lat; pojedyńcze egzemplarze dostępne w bibliotece Instytutu Fizyki lub w Bibliotece Głównej PWr.
5. L. Jacak, Krótki wykład z fizyki ogólnej, Oficyna Wyd. PWr, Wrocław 2001; dostępny na stronie Dolnośląskiej Biblioteki Cyfrowej.
6. Richard P. Feynman, Robert B. Leighton, Matthew Sands, Feynmana wykłady z fizyki, T. 1, cz.1;
T.1. cz.2; T. 2, cz. 1; T. 2, cz. 2, T. 3 − dotyczy mechaniki kwantowej; PWN, Warszawa 2005-7; patrz równieŜ strona: http://www.feynmanlectures.info/.
7. Strona internetowa Instytutu Fizyki http://www.if.pwr.wroc.pl zawiera wartościowe materiały dydaktyczne.
8. Notatki do wykładów − mogą być publikowane na stronie internetowe wykładowcy lub przekazywane zainteresowanym studentom przez wykładowcę.
• Literatura uzupełniająca
1. P.G. Hewitt, FIZYKA WOKÓŁ NAS, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2008.
2. Cz. Bobrowski, Fizyka. Krótki kurs, WNT, Warszawa 2007.
3. K. Sierański, K. Jezierski, B. Kołodko, Wzory i prawa z objaśnieniami. Część I. Oficyna Wyd.
Scripta, Wrocław 2005; K. Sierański, P. Sitarek, K. Jezierski, Repetytorium. Wzory i prawa z objaśnieniami, Oficyna Wyd. Scripta, Wrocław 2002; K. Jezierski, K. Sierański, I. Szlufarska, Repetytorium. Zadania z rozwiązaniami, Oficyna Wyd. Scripta, Wrocław 2003. K. Jezierski, B.
Kołodko, K. Sierański, Zadania z rozwiązaniami. Część I. Oficyna Wyd. Scripta, Wrocław 2000.
4. K. Sierański, K. Jezierski, B. Kołodko, Wzory i prawa z objaśnieniami, cz. II, Oficyna Wyd. Scripta, Wrocław 2005. K. Sierański, J. Szatkowski, Wzory i prawa z objaśnieniami, cz. III, Oficyna Wyd. Scripta, Wrocław 2008. K. Jezierski, B. Kołodko, K. Sierański, Zadania z rozwiązaniami. Część II. Oficyna Wyd.
Scripta, Wrocław 2000.
• Warunki zaliczenia: złoŜenie z wynikiem pozytywnym egzaminu w formie e-testu, pisemnej lub odpowiedzi ustnej.
• Course code: FZP002077
• Course title: Physics 2.6
• Language of the lecturer: Polish
Course form Lecture Classes
Number of hours/week 2 3
Number of hours/semester 30 45
Form of the course completion Examination Pass 2 written tests
ECTS credits 4 3
Total Student’s Workload 150 60
• Level of the course: basic
• Prerequisites: passed or parallel attended Courses of Physics 1.3 or Mathematical Analysis 1;
recommendation for students to attend parallel at physics tutorials (if organized by Faculty)
• Name, first name and degree of the lecturer and supervisor: professor, doctor of science or doctor of physics employed in Institute of Physics.
• Names, first names and degrees of the team’s members: university teachers employed in Institute of Physics or PhD students.
• Year: I Semester: 2
• Type of the course: obligatory
• Aims of the course (effects of the course): The course program provides means to acquire competence and skills in selected topics by developing students’ creativity and knowledge in fundamental thermodynamics and classical electrodynamics.
• Form of the teaching: traditional accompanied by experiments
• Course description: The first part of the course covers the fundamental physical knowledge on thermodynamics and introduction to statistical physics. In this part the stress is put on understanding the dynamical reversibility and thermodynamic irreversibility. The second part of the course covers fundamental knowledge on classical electrodynamics (including introduction to optics).
• Lecture:
Particular lectures contents Number of hours
1. Phenomenological thermodynamics: basic quantities. Equation of state of ideal gas. Laws of thermodynamics. Internal energy, heat, and work. Consequences of thermodynamic laws.
2. Thermodynamic processes. Phenomenological entropy as a measure of irreversibility.
3. Kinetic processes. Diffusion.
4. Introduction to statistical thermodynamics, its relationship with probability theory.
Distribution function. Boltzmann-Gibbs-Shannon entropy.
5. Electrostatics: calculus of electric fields, Gauss’s and Stokes’ theorems.
6. Development of understanding of electro-magnetic fields.
7. Electrostatic field as a conservative field. Discrete and continuous distribution of electric charges.
Notion of a dipole.
8. Direct-current laws: resistivity, electric current, current density, Ohm’s rules.
9. Magnetostatics: sources of magnetic field, Lorentz’s force, Ampere’s and Biot-Savart-Laplace laws. Vector potential.
10.Electromagnetic induction: Faraday’s law, Lenz’s rule, eddy currents, conservation of energy.
11.Relativity of electric and magnetic fields.
12.Maxwell’s equations: integral and differential forms and theirs physical meaning.
13.Electromagnetic waves (EW): spectrum and speed of EW, plane EW, wave equation.
14. Geometric optics: nature of light, laws of reflection and refraction, total internal reflection, Huygens’s principle.
15.Wave optics: interference, coherent light, double-slit Young’s experiment, interference in thin films, Newton’s rings, diffraction.
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
● Classes – the contents: students solve problems tightly connected with the lectures topics; lists of problems are transferred to students every week and are also available in electronic version via Internet. Completion rules of classes determines lecturer.
• Basic literature
1. Fundamentals of Physics, 6th Edition, D. Halliday, R. Resnick, J. Walker; Polish translation:
PODSTAWY FIZYKI, tom 1, tom 2, tom 3, tom 4, tom 5, PWN, Warszawa 2003; see webpage http://www.wiley.com/college/hrw and J. Walker, Problem Supplement 1 to accompany Fundamentals of Physics; Polish translation: PODSTAWY FIZYKI. Zbiór zadań, PWN, Warszawa 2005.
2. J. Orear, FIZYKA, t. I i II, WNT, Warszawa 2008; in Polish.
3. J. Massalski, M. Massalska, Fizyka dla inŜynierów, cz. I i II, WNT, Warszawa 2008.
4. H.D. Young, R. A. Freedman, SEAR’S AND ZEMANSKY’S UNIVERSITY PHYSICS WITH MODERN PHYSICS, Addison-Wesley Publishing Company; D.C. Giancoli, Physics Principles with Applications, Prentice Hall; J. W. Jewett, R. A. Serway, Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics, Thomson-Brooks/Cole; all edition of above mentioned academic books published in 2000 and later on; single copies of these books available in the library of Institute of Physics or in the Main Library of Wroclaw Technical University.
5. L. Jacak, Short Lecture on General Physics, Oficyna Wyd. PWr. Wroclaw 1999r;
Krótki wykład z fizyki ogólnej, in Polish; Oficyna Wyd. PWr, Wrocław 2001; available on webpage Dolnośląska Biblioteka Cyfrowa (The Low Silesian Digital Library).
6. R.P. Feynman, R. B. Leighton, M. Sands, Feynmana wykłady z fizyki, T. 1, cz.1; T.1. cz.2; T. 2, cz. 1; T. 2, cz. 2; T. 3 − Quantum Mechanics; PWN, W-wa 2005-7; in Polish; see also webpage http://www.feynmanlectures.info/ .
7. The web site http://www.if.pwr.wroc.pl contains useful teaching materials; in Polish.
8. Photocopies of lecture notes in Polish − can be passed on to students by a university lecturer.
• Additional literature
1. P.G. Hewitt, FIZYKA WOKÓŁ NAS, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2008; in Polish.
2. Cz. Bobrowski, Fizyka. Krótki kurs, WNT, Warszawa 2007; in Polish.
3. K. Sierański, K. Jezierski, B. Kołodko, Wzory i prawa z objaśnieniami. Część I. Oficyna Wyd.
Scripta, Wrocław 2005; K. Sierański, P. Sitarek, K. Jezierski, Repetytorium. Wzory i prawa z objaśnieniami, Oficyna Wyd. Scripta, Wrocław 2002; K. Jezierski, K. Sierański, I. Szlufarska, Repetytorium. Zadania z rozwiązaniami, Oficyna Wyd. Scripta, Wrocław 2003. K. Jezierski, B.
Kołodko, K. Sierański, Zadania z rozwiązaniami. Część I. Oficyna Wyd. Scripta, Wrocław 2000.
4. K. Sierański, K. Jezierski, B. Kołodko, Wzory i prawa z objaśnieniami, cz. II, Oficyna Wyd.
Scripta, Wrocław 2005. K. Sierański, J. Szatkowski, Wzory i prawa z objaśnieniami, cz. III, Oficyna Wyd. Scripta, Wrocław 2008. K. Jezierski, B. Kołodko, K. Sierański, Zadania z rozwiązaniami. Część II. Oficyna Wyd. Scripta, Wrocław 2000.
● Conditions of the course acceptance/credition: to pass an written e-test, or to pass written or oral examination.
