Φυσική ΙΙ - Εισαγωγή στον Ηλεκτρομαγνητισμό [open]

Properties of electric charges. Coulomb’s Law. The electric field. Electric field of a continuous charge distribution. Motion of charged particles in a uniform electric field - Electric flux. Gauss’s Law. Application of Gauss’s law to various charge distributions. Conductors in electrostatic equilibrium.- Potential difference and electric potential. Potential differences in a uniform electric field. Electric potential due to continuous charge distributions. Electric potential due to a charged conductor. - Electric potential and potential energy due to point charges. Obtaining the value of the electric field from the electric potential. Applications of electrostatics. - Capacitors. Definition and calculation of capacitance. Combinations of capacitors. Energy stored in a charged capacitor and electric field. Electric dipole in an electric field. Capacitor with dielectrics. An atomic description of dielectrics. Current and resistance. Electric current. Resistance. A model for electrical conduction. Resistance and temperature. Electrical power. - Direct current circuits. Electromotive force. Resistors in series and parallel. Kirchhoff’s rules. RC circuits. Electrical meters.- Magnetic fields and forces. Magnetic force acting on a current-carrying conductor. Torque on a current loop in a uniform magnetic field. Applications involving charged particles moving in a magnetic field. The Hall effect. - Sources of the magnetic field. The Biot-Savart law. The magnetic force between two parallel conductors. Ampere’s law. The magnetic field of a solenoid.- Magnetic flux. Gauss’s law in magnetism. Displacement current and the general form of Ampere’s law. Magnetism in matter.- Faraday’s law of induction. Motional Electro Magnetic Force (EMF). Lenz’s law. Induced EMF and electric fields. Generators and motors. Eddy currents. Self-inductance. RL circuits. Energy in a magnetic field. Oscillations in an LC circuit. The RLC circuit. - Alternating current circuits. Inductance. Resistors, inductors and capacitors in an AC circuit. The RLC series circuit. Power in an AC circuit. Resonance in a series RLC circuit. The transformer and power transmission.

Objectives

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.

Prerequisites

Κανένα

Syllabus

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.