Fizyka 2

32  Download (0)

Pełen tekst

(1)

1

Fizyka 2

Podstawy fizyki

dr hab. inż. Wojciech Wróbel

Wydział Fizyki

e-mail: wrobel.studia@gmail.com konsultacje:

Gmach Mechatroniki, pok. 324;

środa 13-14 i po umówieniu mailowym

http://www.if.pw.edu.pl/~wrobel/simr_f2_2017.html

(2)

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)

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)

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)

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)

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)

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

(8)

8

Fizyka 2

Wróbel Wojciech

Ładunek elektryczny

(9)

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

(10)

10

Fizyka 2

Wróbel Wojciech

Generator van de Graaffa (1929)

(11)

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)

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.

(13)

13

Fizyka 2

Wróbel Wojciech

Ładowanie poprzez indukcję

Ładunek elektryczny

(14)

14

Fizyka 2

Wróbel Wojciech

Ładunek elektryczny

(15)

15

Fizyka 2

Wróbel Wojciech

2 0

2 1

4 r Q F Q

 

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:

2

2

12 C Nm

10 8.854

0ε

2 9 2

Nm 10 C

36 1 ε0

Prawo Coulomba

(16)

16

Fizyka 2

Wróbel Wojciech

Sumowanie wektorowe

Całkowanie wektorowe

Zasada superpozycji

(17)

17

Fizyka 2

Wróbel Wojciech

Sumowanie wektorowe

Całkowanie wektorowe

Zasada superpozycji

(18)

18

Fizyka 2

Wróbel Wojciech

2 0

2 1

4 r

Q F Q

 

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:

2

2

12 C Nm

10 8.854

0 ε

2 9 2

Nm 10 C

36 1 ε0

2 0 3

1

a

Q F Q

F

2 0

2

13

a

Q F 2

 

Ponieważ siła oddziaływania elektrostatycznego jest wektorem, więc jeśli obliczamy siły działające w układzie kilku ładunków, musimy zastosować dodawanie wektorowe.

 

2

0 2

2

a 2

F Q

   

2 0

2

W

a

Q 1 2

F 2

 

S

Zasada superpozycji

(19)

19

Fizyka 2

Wróbel Wojciech

q

EF

2

4

0

r E Q

 

q – ładunek próbny (nie zakłóca pola).

Natężenie pola elektrycznego jest miarą siły działającej na jednostkowy próbny ładunek elektryczny

Natężenie pola elektrycznego

(20)

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

(21)

21

Fizyka 2

Wróbel Wojciech

q EF

2

4

0

r E Q

 

Wektor natężenia pola

(22)

22

Fizyka 2

Wróbel Wojciech

q EF

Wektor natężenia pola

(23)

23

Fizyka 2

Wróbel Wojciech

Pole elektryczne

(24)

24

Fizyka 2

Wróbel Wojciech

4

4

0

z

2

D

2

E Q

 



3 0 3

0

4

4 z

p z

E

W

QD





D q p

3

2

0

z E

p

 

 

2 4 4 4

2

2 2 2 2

0

z D

D z D

E

W

Q

 

 

X

W

2 E

E 

Dipol elektryczny

(25)

25

Fizyka 2

Wróbel Wojciech

r α

Q

E d

2

0

x

cos

Obliczanie natężenia pola

𝐸 = 𝑑𝐸 𝑑𝐸 𝑥 =dE cos

r = 𝑥 2 + 𝑦 2 cos = 𝑥

𝑟 = 𝑥

𝑥

2

+𝑦

2

(26)

26

Fizyka 2

Wróbel Wojciech

Obliczanie natężenia pola

𝐸 = 𝑑𝐸

𝑑𝐸 𝑥 =dE cos

r = 𝑥 2 + 𝑦 2 cos = 𝑥

𝑟 = 𝑥

𝑥

2

+𝑦

2

r α

Q E d

r

Q dE d

2 0 x

2 0

 cos

dl

dQ  

x x adx

E

0 x 

32 2

2

(27)

27

Fizyka 2

Wróbel Wojciech

Obliczanie natężenia pola

r α

Q E d

r

Q dE d

2 0 x

2 0

 cos

𝑑𝐸 𝑥 =dE cos

r = 𝑥 2 + 𝑎 2 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡.

cos = 𝑥

𝑟 = 𝑥

𝑥

2

+𝑎

2

=const.

dl dQ  

 

2 2

32

2

2 0 2 3 2

a x

x

E Q

dl a

x

x E

0 x

a

0 x

 

  

(28)

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:

α S

E S

E

Φ

E

     cos

 E S

Φ E d

Strumień wektora natężenia pola

elektrycznego

(29)

29

Fizyka 2

Wróbel Wojciech

i

Q

i 0

EdS

E dS E dS cosconst

Strumień wektora natężenia pola

elektrycznego

(30)

30

Fizyka 2

Wróbel Wojciech

Strumień całkowity wektora natężenia pola przez dowolną powierzchnię

zamkniętą pomnożony przez stałą ε

0

jest równy sumie ładunków elektrycznych obejmowanych przez tą powierzchnię.

E dS E dS cos  const

Jeśli ładunek otoczymy zamkniętą

powierzchnią, to całkowity strumień linii sił przechodzący przez powierzchnię nie zależy od kształtu powierzchni

ε 0

S Q d

E  

Prawo Gaussa dla elektryczności

(31)

31

Fizyka 2

Wróbel Wojciech

Prawo Gaussa - zastosowania

(32)

32

Fizyka 2

Wróbel Wojciech

Prawo Gaussa - zastosowania

Obraz

Updating...

Cytaty

Powiązane tematy :