Fyzika II.

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra přírodovědných oborů

Anotace:

Předmět Fyzika II seznámí studenty se základními fakty a aplikacemi v oblasti teorie elektromagnetického pole. Základními probíranými oblastmi jsou elektromagnetická interakce, elektrické pole, elektrický proud, magnetické pole, elektromagnetické pole, elektromagnetické záření, základy kvantové fyziky, atomové jádro a elementární částice, interakce záření s hmotou.

Požadavky:

Podmínky zápočtu:

1. Vypracování laboratorních cvičení

2. Vyřešení zadaných úloh

3. Úspěšné zvládnutí zápočtové písemné práce - 50% bodů

Podmínky zkoušky:

1. Zápočet

2. Úspěšné zvládnutí ústní zkoušky

Osnova přednášek:

1. Fyzikální interakce a pohled na svět. Chápání fyzikálního modelu pro popis reality.

2. Elektromagnetická interakce, elektrické pole, náboj, Coulombův zákon, indukce a intenzita el. pole

3. Elektrický potenciál, energie a práce v elektrickém poli, kapacita

4. Intenzita magnetického pole, Lorentzova síla, pohyb částice v elektrickém a magnetickém poli

5. Magnetická indukce, Biotův-Savartův-Laplaceův zákon

6. Energie magnetického pole, elmg. indukce, proud, Ohmův zákon

7. Napětí transformační a pohybové, indukčnost

8. Kmity, podmínka vzniku, jejich vlastnosti, diferenciální rovnice 2 řádu, RLC obvod

9. Vlny, podmínka vzniku, obecná vlnová rovnice, rychlost a vztah k vlastnostem prostředí,

10. Maxwellovy rovnice, Poyntingův vektor, gradient, divergence, rotace, Laplaceův operátor

11. Záření černého tělesa, Planckův, Wienův, Stefanův-Boltzmannův zákon, fotometrické veličiny

12. Využití elektromagnetického spektra od gama, X, UV, VIS, IR až po radiové frekvence, senzory (fotonásobiče, polovodičové prvky, bolometry), využití ve zdravotnictví

13. Model atomu, spektrum záření atomu vodíku, spektroskopie

14. Jaderné záření, reakce, reaktory, urychlovače, magnetická rezonance

Osnova cvičení:

1. Diferenciální operátory, fyzikální interakce

2. Elektrické pole, Coulombův zákon, elektrická indukce, intenzita el. pole, nabité vodiče (koule, válec, deska)

3. Elektrický potenciál, kapacita deskového a válcového kondenzátoru. Síla a energie el. pole

4. Elektrický proud, Ohmův zákon, Jouleovo teplo

5. Magnetické pole, Amperův zákon celkového proudu, intenzita mg. přímého vodiče a kruhové smyčky, pohyb náboje v el. a mg. poli, mg.indukce - silové účinky

6. RLC obvody, perioda, nabíjení kondenzátoru, proud cívkou, Maxwellovy rovnice

7. Zápočtový test

Náplň laboratorních cvičení:

1. Tepelná vodivost kovů

2. Specifický náboj elektronu

3. Hallův jev

4. Stanovení elektrochemického ekvivalentu mědi a Faradayovy konstanty

5. Absorbce ionizujícího záření

6. Ověření Biotova-Savartova zákona

7. Var vody za sníženého a zvýšeného tlaku

Cíle studia:

Studenti budou seznámeni se základy teorie elektromagnetického pole, souvislostmi a zákony platnými pro interakce a silová pole, dále se seznámí s aplikacemi elektromagnetického pole a jejich praktickými důsledky.

Studijní materiály:

[1] Halliday, D., Resnick, R., Walker, J. Fyzika 3. Elektřina a magnetismus. Vysokoškolská učebnice obecné fyziky. Vyd. 1.

Praha: Prometheus, 2000. 344 s. ISBN 80-214-1868-0

[2] Halliday, D., Resnick, R., Walker, J. Fyzika 4. Elektromagnetické vlny, optika a relativita. Vysokoškolská učebnice obecné fyziky. Vyd. 1. Praha: Prometheus, 2000. 174 s. ISBN 80-214-1868-0

[3] Halliday, D., Resnick, R., Walker, J. Fyzika 5. Moderní fyzika.

Vysokoškolská učebnice obecné fyziky. Vyd. 1. Praha:Prometheus, 2000. 199 s. ISBN 80-214-1868-0

[4] Kolektiv autorů (editoři Navrátil, L., Rosina, J), Lékařská biofyzika. [5] Vysokoškolská učebnice lékařské biofyziky. Vyd.Liberec, 2000. 354 s. ISBN 80-902318-5-3

[6] Hrazdíra, I., Mornstein, V. Lékařská biofyzika a přístrojová technika. Brno: Neptun, 2001.

[7] Limpouchová, Z. - Vavřinec, E. - Uhlík, F.: Elektřina, magnetismus a optika. Sbírka příkladů. Praha, Karolinum 1999,brož., 139 s., 1. vyd.

[8] http://sweb.cz/?dora/fyzika.htm

[9] http://www.upol.cz/?trika/elmag.htm

[10] http://www.physics.muni.cz/~kubena

[11] http://www.civ.cvut.cz/vyuka , sekce Výuková videa pro FBMI a další

[12] http://www.fbmi.cvut.cz/katedry/prirodovedne-obory/

[13] http://www.aldebaran.cz (zde je možné nalézt mnoho animací a dalších podkladů k objasnění přednášené látky)

[14] http://datazam.fbmi.cvut.cz/vyukove-filmy/ (username: host, heslo: iozuu7fe)

[15] http://datazam.fbmi.cvut.cz/vyuka/ (username: host, heslo: iozuu7fe)

[16] Kutílek, Mikšovský: Fyzikální praktikum I, II, FBMI, 2009.

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Bakalářský studijní obor Biomedicínský technik - prezenční v angličtině (povinný předmět)