General Physics II - Electricity and Magnetism

obowiązkowe

General Physics I - Mechanics 1200-1GENPHM1

Wymagania wstępne to podstawy matematyczne dla studentów 1ego roku chemii a także wcześniejsze zaliczenie przedmiotu General Physics 1: Mechanics.

Celem tego przedmiotu jest zrozumienie podstawowych idei i zagadnień elektrodynamiki klasycznej (oraz paru powiązanych zagadnień związanych z propagacją światła i elektronów) oraz wyprowadzenie równań fizycznych opisujących te procesy.

Przedmiot wprowadzi podstawy elektrodynamiki klasycznej a także paru powiązanych zagadnień ze szczególnym uwzględnieniem ich zastosowań w nowoczesnej chemii. Do opisu omawianych zagadnień używać będziemy formuł matematycznych zawierających równania różniczkowe jak i całki. Zajęcia wykładowe będą prowadzone z użyciem metody pedagogicznej “Peer Instruction” oraz i-klikerów.

Omawiane będą następujące zagadnienia: pole elektrostatyczne i siły elektrostatyczne pochodzące od ładunku punktowego, układów ładunków punktowych i dipoli elektrycznych. Dipol stały, indukowany i molekularny. Prawo Gaussa. Indukcja elektrostatyczna. Ładunek swobodny i związany. Przewodniki i izolatory. Potencjał elektryczny, energia potencjalna i praca w polu elektrostatycznym. Przewodnik naładowany. Przenikalność dielektryczna, pojemność, kondensator. Polaryzacja dielektryczna (makroskopowo i mikroskopowo). Ładunki w ruchu. Prąd elektryczny. Obwody prądu stałego i zmiennego. Opór elektryczny, prawo Ohma. Prawa Kirchoffa. Zasady zachowania ładunku i energii. Siła elektromotoryczna. Źródła prądu. Pole magnetyczne prądów. Wektor indukcji magnetycznej, strumień indukcji, siły działające na poruszające się ładunki i na przewodniki z prądem. Prawa Biota-Savarta i Ampere´a. Prawo indukcji Faraday’a. Reguła Lenza. Indukcja. Samoindukcja a geometria przewodnika. Siła elektromotoryczna indukcji. Indukcja wzajemna. Magnetyczne własności materii. Przenikalność magnetyczna, namagnesowanie. Różne formy magnetyzmu. Energia pola magnetycznego. Drgania elektromagnetyczne i rezonans w obwodach RLC. Napięcia, prądy, moc i zawada obwodów RLC. Prądy przewodzone i prądy przesunięcia. Prawa Maxwella. Promieniowanie i fale elektromagnetyczne. Współczynnik załamania (refrakcji) światła. Odbicie i załamanie fal świetlnych: soczewki, lustra, teleskopy, mikroskopy. Interferencja światła. Dyfrakcja. JEŚLI WYSTARCZY CZASU: Absorpcja i emisja światła. Efekt fotoelektryczny. Fale materii. Elektrony jako fale materii. Zachowanie się elektronu w prostych studniach potencjału.

Treści przekazywane podczas zajęc a także podręcznik.

Podręcznik: Fundamentals of Physics, 10th Extended Edition, Halliday, Resnick and Walker.

Wiedza: zrozumienie podstawowych konceptów elektrodynamiki klasycznej oraz wybranych tematów pokrewnych i znajomość rządzących nimi podstawowych praw fizycznych. Wybrane tematy pokrewne to zagadnienia odbicia, refrakcji, dyfrakcji, interferencji fal świetlnych, pochłaniania i emisji światła, efektu fotoelektrycznego i zachowania się elektronów w prostych studniach potencjału. Umiejętności: umiejętność wyprowadzenia podstawowych wzorów i praw fizycznych do opisu elektromagnetycznych właściwości materii a w tym, praw Maxwella; praw rządzących propagacją fal świetlnych w ośrodkach izotropowych.

Przedmiot składa się z trzech sekcji: wykładów, ćwiczeń rachunkowych i pracowni fizycznej. W celu zaliczenia przedmiotu należy zaliczyć wszystkie trzy sekcje.

Ocena końcowa będzie bazowała na wynikach kolokwiów i kartkówek przeprowadzanych głównie podczas wykładów i ćwiczeń, wynikach egzaminu końcowego, a także ilości prawidłowych odpowiedzi na bonusowe pytania i-klikerowe. Za wszystkie te elementy, PODCZAS CAŁEGO SEMESTRU, student będzie zbierał punkty (opisane poniżej), których ilość przełoży się na ocenę końcową. Ocena końcowa zależeć będzie również od spełnienia dodatkowych kryteriów opisanych poniżej.

W trakcie kolokwiów, kartkówek i egzaminów studenci będą mogli używać kalkulatorów. Używanie smartfonów jest ściśle zabronione, również podczas zajęć.

Koniecznym elementem do zaliczenia przedmiotu będzie obecność na zajęciach. Student ma prawo do maksymalnie dzisięciu (10) nieobecności podczas sekcji "wykłady" w całym semestrze, przy czym co najmniej cztery (4) z nich mają zostać usprawiedliwione u prowadzącego zajęcia do siedmiu dni roboczych od daty ustania przyczyny nieobecności. Analogicznie, student ma prawo do maksymalnie pięciu (5) nieobecności podczas sekcji "ćwiczeń rachunkowych", przy czym co najmniej dwie (2) z nich muszą zostać usprawiedliwione (wg. zasad opisanych ponizej.).

W przypadku choroby, wymaganą formą usprawiedliwienia jest zwolnienie lekarskie z placówki medycznej afiliowanej z UW dostarczone do prowadzącego zajęcia do siedmiu dni po końcu okresu chorobowego. W przypadku niemożności otrzymania takiego usprawiedliwienia z powodu uwiarygodnionej przyczyny niemożności bycia obecnym w Warszawie, zwolnienia z innych placówek będą kwalifikowane na podstawie rozmowy z prowadzącym oraz - w uzasadnionych przypadkach - z kierownikiem jednostki dydaktycznej.

W przypadku edukacji zdalnej tylko usprawiedliwienia lekarskie wystawione wedle reguł opisanych powyżej i precyzujące, iż z powodu bardzo złego stanu zdrowia student nie może uczestniczyć w zajęciach online będą brane pod uwagę.

Reguły powyższe dotyczące usprawiedliwianie nieobecności są zgodne z par. 33 bieżącego Regulaminu Studiów na UW, który precyzuje, iż szczegółowe reguły dotyczące usprawiedliwiania nieobecności mogą zostać sformułowane w sylabusie przedmiotu.

Nie będzie dodatkowych popraw kolokwiów. Jedyną możliwością napisania kolokwium na którym dana osoba była nieobecna będzie usprawiedliwienie tej nieobecności na zasadach opisanych poniżej.

Zaliczenie przedmiotu będzie wymagać również zaliczenia sekcji pracowni fizycznej, która odbywać się będzie na zasadach ustalonych przez Kierownika Pracowni Fizycznej na Wydziale Chemii UW.

Możliwe do zdobycia punkty:

Kolokwia podczas zajęć (ang. Partial exams): Pięć kolokwiów, przy czym liczyć się będą tylko 4 najlepsze; ostatnie z kolokwiów może odbyć się w ostatnim tygodniu semestru poza regularnymi godzinami zajęć; każde po 150 pkt = 600 pkt.

Prace domowe (ang. Homeworks): 10 x 15 pkt = 150 pkt

Kartkówki (ang. Quizzes) podczas wykładów lub/i ćwiczeń: 10 x 5 pkt = 50 pkt

Egzamin końcowy (ang. Final exam): 200 pkt

Bonusowe pytania i-klikerowe: 45 x 2 pkt = 90 pkt

Bonusowe plusy: 10 pkt

Całkowite możliwe: 1000 pkt + 100 bonus pkt.

900-1000+ pkt: 5 (bdb)

800-899 pkt: 4.5 (+db)

700-799 pkt: 4.0 (db)

600-699 pkt: 3.5 (+dst)

500-599 pkt: 3 (dst)

Mniej niż 500 pkt: 2 (ndst)

nie dotyczy