Φυσική ΙΙ - Εισαγωγή στον Ηλεκτρομαγνητισμό

Το μάθημα επιδιώκει να εισάγει φοιτητές θετικών επιστημών και μηχανικών, μη φυσικών, στις βασικές έννοιες του ηλεκτρομαγνητισμού. και στην εφαρμογή αυτών των αρχών στην καθημερινή χρήση. Το πρώτο μισό αναφέρεται στην ηλεκτροστατική, κυρίως εισάγονται οι έννοιες του ηλεκτρικού πεδίου και ηλεκτρικού δυναμικού, η έννοια του ηλεκτρικού ρεύματος και τα ηλεκτρικά κυκλώματα συνεχούς ρεύματος. Στο δεύτερο μισό αναπτύσσονται οι έννοιες του μαγνητικού πεδίου και του ηλεκτρομαγνητισμού, ιδιαίτερα ο νόμος του Faraday, καθώς και τα κυκλώματα εναλλασσόμενου ρεύματος.

Στόχοι Μαθήματος

Η παρουσίαση με εύληπτο και λογικό τρόπο στους φοιτητές των θεμελιωδών εννοιών και αρχών της Φυσικής καθώς επίσης και η υποβοήθηση στην εμβάθυνση των αρχών αυτών μέσα από μία μεγάλη ποικιλία εφαρμογών τους στη σύγχρονη ζωή.

Προαπαιτούμενες Γνώσεις

Κανένα

Περιεχόμενα

Ιδιότητες των ηλεκτρικών φορτίων. Νόμος του Coulomb. Ηλεκτρικό πεδίο. Ηλεκτρικό πεδίο συνεχούς κατανομής φορτίου. Κίνηση φορτισμένου σωματίου σε ομογενές ηλεκτρικό πεδίο. - Ροή ηλεκτρικού πεδίου. Νόμος του Gauss. Εφαρμογή του νόμου του Gauss σε διάφορες κατανομές φορτίου. Αγωγοί σε ηλεκτροστατική ισορροπία. - Διαφορά δυναμικού και ηλεκτρικό δυναμικό. Διαφορά δυναμικού σε ομογενές ηλεκτρικό πεδίο. Ηλεκτρικό δυναμικό συνεχούς κατανομής φορτίου. Ηλεκτρικό δυναμικό φορτισμένου αγωγού. - Ηλεκτρικό δυναμικό και δυναμική ενέργεια σημειακών φορτίων. Προσδιορισμός έντασης ηλεκτρικού πεδίου από το ηλεκτρικό δυναμικό. Εφαρμογές ηλεκτροστατικής. - Πυκνωτές. Ορισμός και υπολογισμοί χωρητικότητας. Σύνδεση πυκνωτών. Ενέργεια αποθηκευμένη σε φορτισμένο πυκνωτή και σε ηλεκτρικό πεδίο. Ηλεκτρικό δίπολο σε ηλεκτρικό πεδίο. Πυκνωτής με διηλεκτρικό. Ατομική περιγραφή των διηλεκτρικών. Ηλεκτρικό ρεύμα και αντίσταση. Ηλεκτρικό ρεύμα. Αντίσταση. Μοντέλο ηλεκτρικής αγωγιμότητας. Αντίσταση και θερμοκρασία. Ηλεκτρική ισχύς – Κυκλώματα συνεχούς ρεύματος. Ηλεκτρεγερτική δύναμη. Αντιστάσεις σε σειρά και παράλληλα. Κανόνες του Kirchhoff. Κυκλώματα RC. Συσκευές μέτρησης τάσης και ρεύματος. – Μαγνητικά πεδία και δυνάμεις. Μαγνητική δύναμη σε ρευματοφόρο αγωγό. Ροπή σε ρευματοφόρο πλαίσιο σε ομογενές μαγνητικό πεδίο. Εφαρμογές που αφορούν φορτισμένα σωματίδια που κινούνται σε μαγνητικό πεδίο. Φαινόμενο Hall. – Πηγές μαγνητικού πεδίου. Νόμος των Biot-Savart. Η μαγνητική δύναμη μεταξύ δύο παράλληλων αγωγών. Νόμος του Ampere. Το μαγνητικό πεδίο ενός σωληνοειδούς. – Ροή μαγνητικού πεδίου. – Νόμος του Gauss στο μαγνητισμό. Ρεύμα μετατόπισης και η γενική μορφή του νόμου του Ampere. – Νόμος επαγωγής του Faraday. Κινητική ηλεκτρεγερτική δύναμη. Νόμος του Lenz. Επαγόμενη ηλεκτργερτική δύναμη και ηλεκτρικά πεδία. Ηλεκτρογεννήτριες και ηλεκτρικοί κινητήρες. Δινορεύματα. Αυτεπαγωγή, κυκλώματα RL. Ενέργεια σε μαγνητικό πεδίο. Ταλαντώσεις σε κύκλωμα LC. Κύκλωμα RLC. - Κυκλώματα εναλλασσόμενου ρεύματος. Σύνθετη αντίσταση. Αντιστάσεις, πηνία και πυκνωτές σε ένα κύκλωμα εναλλασσόμενου ρεύματος. Κύκλωμα RLC σε σειρά. Ισχύς σε κύκλωμα εναλλασσόμενου ρεύματος. Συντονισμός σε κύκλωμα σε σειρά RLC. Μετάδοση ισχύος και μετασχηματιστές.