Περιγραφή θέματος

  • Γενικά

    Γενική Φυσική (Ηλεκτρομαγνητισμός)

    Διδάσκων : Δημήτριος Βλάχος

    Περιγραφή μαθήματος : Βασικές αρχές και νόμοι της ηλεκτρομαγνητικής θεωρίας. Ηλεκτρικό φορτίο, ηλεκτρική δύναμη και πεδίο. Δυναμικό και ηλεκτρική δυναμική ενέργεια. Ηλεκτρικό ρεύμα και κυκλώματα συνεχούς ρεύματος. Μαγνητικό πεδίο και δύναμη. Μαγνητικό πεδίο ρευματοφόρου αγωγού. Ηλεκτρομαγνητική επαγωγή , αυτεπαγωγή και αμοιβαία επαγωγή.  Κυκλώματα εναλλασσομένου ρεύματος. Εξισώσεις Maxwell ηλεκτρομαγνητικά κύματα και φάσμα ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας.

    Μαθησιακοί στόχοι μαθήματος : Οι φοιτητές πρέπει να αντιληφθούν την θεμελιώδη συνεισφορά της θεωρίας του ηλεκτρομαγνητισμού στον σύγχρονο τεχνολογικό πολιτισμό μας, από την λειτουργία απλών οικιακών συσκευών έως πιο πολύπλοκων, όπως φασματογράφοι, παλμογράφοι, ηλεκτρονικοί υπολογιστές κ.α. Ειδικά για τους υπολογιστές, ένα πλήθος ηλεκτρομαγνητικών φαινομένων λαμβάνουν χώρα με το απλό πάτημα ενός πλήκτρου στο πληκτρολόγιο. Για αυτόν τον λόγο οι φοιτητές είναι αναγκαίο να κατανοήσουν και να εκτιμήσουν τον σημαντικό ρόλο του ηλεκτρομαγνητισμού στην εξέλιξη της επιστήμης της πληροφορικής.

    Λέξεις κλειδιά : φορτίο, ηλεκτρικό πεδίο, ηλεκτρικό δυναμικό, ηλεκτρικό ρεύμα, ηλεκτρικά κυκλώματα, μαγνητισμός, ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις, ηλεκτρομαγνητική επαγωγή, αμοιβαία επαγωγή, εναλλασσόμενα ρεύματα, ηλεκτρομαγνητικά κύματα

  • 1 - ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΦΟΡΤΙΟ ΚΑΙ ΔΥΝΑΜΗ

    Περιγραφή θεματική ενότητας : Στο εισαγωγικό ετούτo κεφάλαιο γίνεται λεπτομερής αναφορά στην θεμελιώδη φυσική ποσότητα του ηλεκτρομαγνητισμού, το ηλεκτρικό φορτίο. Περιγράφονται τα είδη καθώς και οι βασικές αρχές της διατήρησης και κβάντωσης του ηλεκτρικού φορτίου. Εν συνεχεία αναφέρονται οι μέθοδοι ηλεκτρικής φόρτισης των σωμάτων και η κατηγοριοποίησή τους, σε αγωγούς, μονωτές και ημιαγωγούς. Ακολουθεί μελέτη των αλληλεπιδράσεων μεταξύ σημειακών φορτίων, με τον ορισμό της ηλεκτρικής δύναμης μέσω του νόμου του Coulomb. Τέλος μελετώνται οι ηλεκτροστατικές δυνάμεις για κάποιες περιπτώσεις μακροσκοπικών ηλεκτρικών φορτίων.

    Λέξεις κλειδιά : Ηλεκτρικό φορτίο, ηλεκτρική δύναμη, ηλεκτρική φόρτιση σωμάτων, αγωγοί, ημιαγωγοί, μονωτές.

  • 2 - ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΠΕΔΙΟ

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Στο δεύτερο κεφάλαιο ορίζεται το ηλεκτρικό πεδίο ως ιδιότητα του χώρου γύρω από το ηλεκτρικό φορτίο. Γίνεται περιγραφή του ηλεκτρικού πεδίου με την έννοια των ηλεκτρικών δυναμικών γραμμών και εισάγεται η σχέση μεταξύ του πεδίου και της ηλεκτρικής δύναμης. Επίσης μελετάται το ηλεκτρικό πεδίο μη σημειακών φορτίων και η κίνηση φορτίου μέσα σε ομογενές ηλεκτρικό πεδίο.

    Λέξεις κλειδιά : Ηλεκτρικό πεδίο, ένταση ηλεκτρικού πεδίου, δυναμικές γραμμές.

  • 3 - ΝΟΜΟΣ ΤΟΥ GAUSS

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Στο τρίτο κεφάλαιο ορίζεται η ποσότητα της ηλεκτρικής ροής και περιγράφεται ο νόμος του Gauss, με τον οποίο υπολογίζουμε την ένταση του ηλεκτρικού πεδίου στο χώρο διαφόρων μη σημειακών αλλά συμμετρικών ηλεκτρικών φορτίων.

    Λέξεις κλειδιά : Ηλεκτρική ροή, νόμος του Gauss.

  • 4 - ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΔΥΝΑΜΙΚΟ ΚΑΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑ

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Στο τέταρτο κεφάλαιο ορίζονται οι φυσικές ποσότητες του ηλεκτρικού δυναμικού και της ηλεκτρικής δυναμικής ενέργειας για σημειακά και μη φορτία. Επιπροσθέτως μελετάται το ηλεκτρικό πεδίο ως διατηρητικό πεδίο. Ορίζεται επίσης η έννοια της ηλεκτρικής διπολικής ροπής με την μελέτη της δυναμικής του ηλεκτρικού διπόλου μέσα σε ομογενές ηλεκτρικό πεδίο.

    Λέξεις κλειδιά : Ηλεκτρικό δυναμικό, ηλεκτρική δυναμική ενέργεια, ηλεκτρική διπολική ροπή.

  • 5 - ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΔΙΗΛΕΚΤΡΙΚΑ

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Στο πέμπτο κεφάλαιο περιγράφεται η έννοια της χωρητικότητας και του διηλεκτρικού μέσου. Επίσης παρουσιάζονται τα είδη των πυκνωτών και η συνδεσμολογία τους. Επιπλέον ορίζεται η ενέργεια του πυκνωτή και αναλύεται ο ρόλος του διηλεκτρικού μέσου τόσο στην μεταβολή της χωρητικότητάς όσο και της ενεργείας του πυκνωτή.

    Λέξεις κλειδιά : Χωρητικότητα, πυκνωτής, σύνδεση πυκνωτών, ενέργεια πυκνωτή, διηλεκτρικά.

  • 6 - ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ ΚΑΙ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Στο έκτο κεφάλαιο ορίζεται και περιγράφεται η ποσότητα  του ηλεκτρικού ρεύματος και οι συναφείς ποσότητες της πυκνότητας ρεύματος, αγωγιμότητας,, αντίστασης και ειδικής αντίστασης. Μελετώνται τα αγώγιμα υλικά βάσει του νόμου του Ohm καθώς επίσης και το μοντέλο για την επεξήγηση της αγωγιμότητα στα υλικά. Τέλος γίνεται αναφορά στο φαινόμενο της υπεραγωγιμότητας.

    Λέξεις κλειδιά : Ηλεκτρικό ρεύμα, ηλεκτρική αντίσταση, πυκνότητα ρευματος, αγωγιμότητα, νόμος του Ohm, υπεραγωγιμότητα

  • 7 - ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Στο έβδομο κεφάλαιο μελετώνται και αναλύονται τα ηλεκτρικά κυκλώματα συνεχούς ρεύματος με τον νόμο του Ohm και τους κανόνες του Kirchhoff. Εξετάζεται η σύνδεση αντιστάσεων εν παραλλήλω και σειρά, ενώ μελετάται το κύκλωμα αντίστασης-πυκνωτή RC κατά την φόρτιση και την εκφόρτιση του πυκνωτή.

    Λέξεις κλειδιά : Ηλεκτρικό κύκλωμα, ηλεκτρεγερτική δύναμη, τάση, σύνδεση αντιστάσεων, κύκλωμα RC.

  • 8 - ΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Στο όγδοο κεφάλαιο γίνεται η περιγραφή των μαγνητικών ποσοτήτων και δυνάμεων Επίσης ορίζονται οι ποσότητες της μαγνητικής επαγωγής και της μαγνητικής ροής. Επιπλέον περιγράφεται η μαγνητική δύναμη σε κινούμενο ηλεκτρικό φορτίο και ρευματοφόρο αγωγό. Τέλος μελετάται η κίνηση ηλεκτρικών φορτίων σε ηλεκτρομαγνητικό πεδίο και παρουσιάζονται πρακτικές εφαρμογές όπως είναι το φίλτρο ταχυτήτων και ο φασματογράφος μάζας. 

    Λέξεις κλειδιά : Μαγνήτες, μαγνητική δύναμη, μαγνητικό πεδίο.

  • 9 - ΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΠΕΔΙΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΡΕΥΜΑΤΟΣ

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Στο ένατο κεφάλαιο γίνεται η περιγραφή του μαγνητικού πεδίου το οποίο δημιουργείται από ηλεκτρικό ρεύμα. Η περιγραφή γίνεται με τον νόμο των Biot και Savart και τον νόμο του Ampere. Επίσης μελετάται η μαγνητική δύναμη που αναπτύσσεται μεταξύ παραλλήλων ρευματοφόρων αγωγών. Τέλος ορίζεται το μαγνητικό πεδίο στο εσωτερικό σωληνοειδούς.

    Λέξεις κλειδιά : Μαγνητικό πεδίο ρεύματος, νόμος των Biot και Savart, νόμος του Ampere, μαγνητικό πεδίο σωληνοειδούς.

  • 10 - ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΕΠΑΓΩΓΗ

     Περιγραφή θεματικής ενότητας : Στο δέκατο κεφάλαιο παρουσιάζεται το φαινόμενο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής το οποίο περιγράφεται από τον νόμο το Faraday. Επεξηγείται ο κανόνας του Lenz και πως αυτός καθορίζει την εξέλιξη των επαγωγικών φαινομένων. Επίσης περιγράφεται το επαγόμενο ηλεκτρικό πεδίο και κάποιες εφαρμογές του.

    Λέξεις κλειδιά : Ηλεκτρομαγνητική επαγωγή, νόμος του Faraday, επαγόμενο ηλεκτρικό πεδίο.

  • 11 - ΑΥΤΕΠΑΓΩΓΗ ΚΑΙ ΑΜΟΙΒΑΙΑ ΕΠΑΓΩΓΗ

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Στο ενδέκατο κεφάλαιο ορίζονται τα φυσικά μεγέθη της αυτεπαγωγής και της αμοιβαίας επαγωγής καθώς επίσης και η ενέργεια μαγνητικού πεδίου. Περιγράφονται τα κυκλώματα πηνίου-αντίστασης και πηνίου-πυκνωτή, ενώ μελετάται το φαινόμενο της ηλεκτρομαγνητικής ταλάντωσης.

    Λέξεις κλειδιά : Αυτεπαγωγή, αμοιβαία επαγωγή, ενέργεια μαγνητικού πεδίου, κύκλωμα LC, ηλεκτρομαγνητική ταλάντωση

  • 12 - ΕΝΑΛΛΑΣΣΟΜΕΝΟ ΡΕΥΜΑ

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Στο δωδέκατο κεφάλαιο περιγράφεται το εναλλασσόμενο ρεύμα και ορίζονται οι έννοιες της ενεργούς τιμής τάσεως και ρεύματος. Μελετώνται τα κυκλώματα πυκνωτή και επαγωγέα, ενώ καθορίζονται οι φυσικές ποσότητες της  χωρητικής και επαγωγικής αντίστασης. Επίσης μελετάται το κύκλωμα αντίστασης-πυκνωτή-επαγωγέα (κύκλωμα RLC) και ορίζονται η σύνθετη αντίσταση και η γωνία φάσης κυκλώματος. Τέλος περιγράφονται οι μετασχηματιστές και η λειτουργία τους στην μεταφορά ηλεκτρικής ισχύος.

    Λέξεις κλειδιά : Eναλλασσόμενο ρευμα, ενεργός τιμή ρεύματος, χωρητική αντίσταση, επαγωγική αντίσταση, κύκλωμα RLC, μετασχηματιστές.

  • 13 - ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΑ ΚΥΜΑΤΑ

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Στο δέκατοτρίτο κεφάλαιο περιγράφονται τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα και η διάδοσή τους στο κενό. Παρουσιάζονται αναλυτικά οι τέσσερις εξισώσεις του Maxwell οι οποίες δομούν την θεωρία του ηλεκτρομαγνητισμού. Επίσης περιγράφεται η εξίσωση του ηλεκτρομαγνητικού κύματος καθώς και η πόλωση και η ενέργεια κύματος. Τέλος αναφέρονται οι ιδιότητες των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων και το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα. 

    Λέξεις κλειδιά : Ηλεκτρομαγνητικά κύματα, εξισώσεις του Maxwell, πόλωση κύματος, ενέργεια κύματος, ηλεκτρομαγνητικό φάσμα.

  • Βιβλιογραφία

    • ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΗ ΦΥΣΙΚΗ, Αριθμός τόμου: Β ΤΟΜΟΣ, Έκδοση: 2η Ελληνική εκδ./2010, Συγγραφείς: H. D.Young και R.Α. Freedman, ISBN: 978-960-02-2473-3, Τύπος: Σύγγραμμα, Διαθέτης (Εκδότης): ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΠΑΠΑΖΗΣΗ ΑΕΒΕ
    • ΦΥΣΙΚΗ, Αριθμός τόμου: ΤΟΜΟΣ 2, Έκδοση: 4η/2009, Συγγραφείς: Halliday, Resnick και Krane, ISBN: 978-960-7258-75-5, Τύπος: Σύγγραμμα, Διαθέτης (Εκδότης): ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΕΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΕΣ ΕΚΔΟΣΕΙΣ Α.Γ.ΠΝΕΥΜΑΤΙΚΟΣ, 
    • ΦΥΣΙΚΗ ΓΙΑ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΕΣ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΟΥΣ, ΚΥΜΑΤΑ-ΟΠΤΙΚΗ-ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΠΕΔΙΟ, Αριθμός τόμου: 2, Έκδοση: 2η έκδ./2010, Συγγραφείς: Randall D. Knight, ISBN: 978-960-319-306-7, Τύπος: Σύγγραμμα, Διαθέτης (Εκδότης): Σ.ΠΑΡΙΚΟΥ & ΣΙΑ ΕΕ, Εκδόσεις: Μακεδονικές, Ίων.
    • ΦΥΣΙΚΗ ΓΙΑ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΕΣ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΟΥΣ, ΗΛΕΚΤΡΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ, Έκδοση: 8η Αμερικανική έκδ./2013, Συγγραφείς: Serway και Jewett, ISBN: 978-960-461-509-4, Τύπος: Σύγγραμμα, Εκδόσεις: Κλειδάριθμος
    • ΦΥΣΙΚΗ, Αριθμός τόμου: 2  , Έκδοση: 1η έκδ./2013, Συγγραφείς: Halliday David, Resnick Robert, Walker Jearl, ISBN: 978-960-01-1594-9, Τύπος: Σύγγραμμα, Διαθέτης (Εκδότης): Γ. ΔΑΡΔΑΝΟΣ ΚΑΙ ΣΙΑ Ε.Ε.

    • Θέμα 15

      ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ