Περιγραφή θέματος

  • Γενικά

    Ηλεκτρισμός & Μαγνητισμός

    Διδάσκων : Ν. Νικολής

    Lightning bolts hitting Atlanta skyscrapers (http://commons.wikimedia.org/)

       Lightning bolts hitting Atlanta skyscrapers (http://commons.wikimedia.org/)

    Περιγραφή :

    Ηλεκτρικό φορτίο και ύλη. Ηλεκτρικό πεδίο και νόμος του Gauss. Ηλεκτρικό δυναμικό. Πυκνωτές και διηλεκτρικά. Ηλεκτρικές ιδιότητες της ύλης. Ρεύμα και αντίσταση. Ηλεκτρεγερτική δύναμη και κυκλώματα. Μαγνητικό πεδίο. Νόμοι των Biot-Savart και Ámpere Faraday. Αυτεπαγωγή. Μαγνητικές ιδιότητες της ύλης. Εναλλασσόμενο ρεύμα και κυκλώματα RCL. Εξισώσεις Maxwell και ηλεκτρομαγνητικά κύματα.

    Μαθησιακοί στόχοι μαθήματος :

     Βασικός στόχος του μαθήματος είναι να μεταδώσει γνώσεις στους φοιτητές αναφορικά με τις βασικές έννοιες και τους νόμους που διέπουν τα φαινόμενα του ηλεκτρισμού και μαγνητισμού,τις αναλογίες και τις διαφορές που παρουσιάζουν καθώς και και τα κλασσικά πειράματα που τους ανέδειξαν.

    Λέξεις κλειδιά :

    Ηλεκτρικό πεδίο, Αυτεπαγωγή, Εναλλασσόμενο ρεύμα, Εξισώσεις Maxwell, ηλεκτρομαγνητικά κύματα

  • 1 - Το ηλεκτρικό πεδίο

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Το ηλεκτρικό φορτίο. Ηλεκτρόνια και ατομικός πυρήνας. Ηλεκτρική διάκριση των υλικών. Φόρτιση σώματος. Ο νόμος του Coulomb. Διανυσματική μορφή του νόμου του Coulomb. Διανυσματική μορφή του νόμου του Coulomb. Η αρχή της επαλληλίας. Η έννοια του πεδίου. Η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου. Η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου ενός σημειακού φορτίου. Η αρχή της επαλληλίας για την ένταση του ηλεκτρικού πεδίου. Το ηλεκτρικό δίπολο. 

    Λέξεις κλειδιά : Το 
ηλεκτρικό
 φορτίο, Ηλεκτρόνια, 
ατομικός
 πυρήνας, αγωγός, υπεραγωγός, μονωτής, ηλεκτρικό δίπολο

  • 2 - Ο νόμος του Gauss

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Ηλεκτρικές δυναμικές γραμμές. Ηλεκτρική ροή. Ο νόμος του Gauss

    Λέξεις κλειδιά : ηλεκτρική ροή, κατανομή φορτίου, ηλεκτροστατική ισορροπία

  • 3 - Το ηλεκτρικό δυναμικό

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Έργο κατά την μετακίνηση φορτίου σε ηλεκτροστατικό πεδίο. Το ηλεκτρικό δυναμικό. Δυναμικό ενός σημειακού ηλεκτρικού φορτίου. Δυναμικό συστήματος Ν σημειακών φορτίων. Δυναμικό συνεχούς κατανομήςηλεκτρικού φορτίου. Διαφορά δυναμικού. Δυναμική ενέργεια. Δυναμική ενέργεια συστήματος ηλεκτρικών φορτίων. Προσδιορισμός της έντασης του ηλεκτρικού πεδίου από το δυναμικό. Το δυναμικό ενός ηλεκτρικού διπόλου σε σφαιρικές συντεταγμένες. Η ένταση του πεδίου ενός ηλεκτρικού διπόλου. Ισοδυναμικές επιφάνειες. Σύνοψη των ιδιοτήτων αγωγών σε ηλεκτροστατική ισορροπία. 

    Λέξεις κλειδιά : ηλεκτρικό δυναμικό, διαφορά δυναμικού, σφαιρικές συντεταγμένες, ομογενές ηλεκτρικό πεδίο

  • 4 - Πυκνωτές

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Πυκνωτές. Χωρητικότητα πυκνωτή. Χωρητικότητα διαφόρων συστημάτων αγωγών. Τυπικές συνδεσμολογίες πυκνωτών. Παράλληλη συνδεσμολογία. Συνδεσμολογία σειράς. Ηλεκτροστατική ενέργεια φορτισμένου πυκνωτή. Πυκνότητα ενέργειας του ηλεκτροστατικού πεδίου. Κίνηση φορτίου σε ηλεκτροστατικό πεδίο. 

    Λέξεις κλειδιά : οπλισμός, φορτίο, πυκνωτές εν παραλλήλω, πυκνωτές εν σειρά

  • 5 - Διηλεκτρικά

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Ηλεκτρικό δίπολο σε ομογενές ηλεκτρικό πεδίο. Η μηχανική ροπή. Η δυναμική ενέργεια του διπόλου. Πυκνωτές με διηλεκτρικά. Μεταβολή των χαρακτηριστικών ενός πυκνωτή με την εισαγωγή διηλεκτρικού μεταξύ των οπλισμών του. Πολικά και μη-πολικά μόρια. Υπολογισμός της επιφανειακής πυκνότητας του φορτίου πόλωσης. Η πόλωση. Ο νόμος του Gauss στο εσωτερικό διηλεκτρικών.  

    Λέξεις κλειδιά : μηχανική ροπή, φορτίο πόλωσης

  • 6 - Ηλεκτρικό ρεύμα και αντίσταση

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Το ηλεκτρικό ρεύμα. Ο νόμος του Ohm. Η γενικευμένη μορφή του νόμου του Ohm. Το κλασικό μοντέλο της αγωγιμότητας των μετάλλων και η θεωρητική ερμηνεία του νόμου του Ohm. Πτώση τάσης. Το ποτενσιόμετρο. Ηλεκτρεγερτική δύναμη. Τυπικές συνδεσμολογίες αντιστάσεων. Ισχύς του ηλεκτρικού ρεύματος. Ισοζύγιο ενέργειας σε απλό ηλεκτρικό κύκλωμα. Το θεώρημα της μεγίστης ισχύος. 

    Λέξεις κλειδιά : ένταση ηλεκτρικού ρεύματος, πυκνότητα ρεύματος, ωμική αντίσταση, αγωγιμότητα, θερμικός συντελεστής αντιστάσεως, ταχύτητα διολίσθησης

  • 7. Μέθοδοι επίλυσης κυκλωμάτων συνεχούς ηλεκτρικού ρεύματος

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Αναγωγή σε απλό κύκλωμα. Η μέθοδος των κανόνων του Kirchhoff. 

    Λέξεις κλειδιά : κύκλωμα, κανόνες Kirchhoff

  • 8 - Οργανα ηλεκτρικών μετρήσεων. Φόρτιση και εκφόρτιση πυκνωτή

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Οργανα ηλεκτρικών μετρήσεων. Μεταβατικά φαινόμενα σε ηλεκτρικά κυκλώματα. Φόρτιση και εκφόρτιση πυκνωτή. 

    Λέξεις κλειδιά : αμπερόμετρο, βολτόμετρο, πυκνωτής

  • 9 - Το μαγνητικό πεδίο

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Προέλευση και πηγές του μαγνητικού πεδίου. Η μαγνητική δύναμη Laplace σε κινούμενα ηλεκτρικά φορτία και ρευματοφόρους αγωγούς. Δύναμη Laplace σε καμπύλο  ρευματοφόρο  αγωγό  μέσα  σε  ομογενές  μαγνητικό  πεδίο. Μηχανική  ροπή σε ρευματοφόρο  βρόχο  μέσα  σε  ομογενές μαγνητικό πεδίο. O νόμος των Biot-Savart.  Ο  νόμος  του  Ampère

    Λέξεις κλειδιά : Mαγνητικό πεδίο. Δύναμη Laplace. Νόμος Biot-Savart. Νόμος του Ampère

  • 10 - Ηλεκτρομαγνητική Επαγωγή - Μεταβατικά φαινόμενα σε ηλεκτρικά κυκλώματα

    Περιγραφή θεματικής ενότητας :  Επαγωγή. Νόμος του Faraday. Γενικευμένος νόμος του Faraday. Οι εξισώσεις του Maxwell. Αυτεπαγωγή. Αμοιβαία επαγωγή. Ενέργεια του μαγνητικού πεδίου.  Πυκνότητα 
ενέργειας 
του 
μαγνητικού 
πεδίου.  Μεταβατικά φαινόμενα σε ηλεκτρικά κυκλώματα RC, RL, LC και RLC

    Λέξεις κλειδιά : 
Επαγωγή, Αυτεπαγωγή, Faraday, εξισώσεις Maxwell, κύκλωμα
 RC, κύκλωμα LC, κύκλωμα LC, κύκλωμα RLC, φόρτιση 
του 
πυκνωτή, πυκνότητα 
ενέργειας, μεταβατικά φαινόμενα

  • 11 - Εναλλασόμενα ρεύματα

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Εναλλασόμενα ρεύματα. Συμπεριφορα 
των 
εξαρτηματων 
R, L, C 
στο 
εναλλασσόμενο
 ρεύμα. Ενεργός
 τιμή 
του 
εναλλασσόμενου
 ρεύματος και 
τάσης. Η
 ισχύς στο 
εναλλασσομενο
 ρευμα. Ο μετασχηματιστής

    Λέξεις κλειδιά : εναλλασσόμενη τάση, πλάτος, φάση, κυκλική συχνότητα, στιγμιαία
 ισχύς, μετασχηματιστής

  • 12 - Επίλυση κυκλωμάτων εναλλασομένου ρεύματος

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Επίλυση κυκλωμάτων εναλλασομένου ρεύματος. Η
 αλγεβρική 
μέθοδος, Η
 γεωμετρική 
μέθοδος Η 
μέθοδος
 των 
μιγαδικών 
μεγεθών.

    Λέξεις κλειδιά : συχνότητα
 συντονισμού, φίλτρα 
συχνοτήτων

  • Βιβλιογραφία

    • Φυσική, Halliday David, Resnick Robert, Walker Jearl, Παπανικόλας Κώστας (γενική επιμέλεια), Καραμπαρμπούνης Α., Κοέν Σ., Σπυράκης Π., Τζανετάκης Π., Στυλιάρης Ε. (επιστημονική επιμέλεια), Τζαμτζής Γ. (συντονισμός)
    • ΦΥΣΙΚΗ ΓΙΑ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΕΣ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΟΥΣ: ΗΛΕΚΤΡΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ, ΦΩΣ ΚΑΙ ΟΠΤΙΚΗ, ΣΥΓΧΡΟΝΗ ΦΥΣΙΚΗ, RAYMOND A. SERWAY, JOHN W. JEWETT
    • Πανεπιστημιακή Φυσική με σύγχρονη φυσική, Young H., Freedman R.