Podstawy fizyki - termodynamika i elektromagnetyzm

Podstawowa wiedza z fizyki i matematyki z zakresu liceum,

Wiedza z fizyki zdobyta w pierwszym semestrze studiów (podstawy fizyki).

Wiedza z analizy matematycznej z pierwszego semestru.

Godziny kontaktowe (z udziałem nauczyciela akademickiego)

Wykład 60 godz.

Konwersatorium 60 godz.

Konsultacje 40 godz.

Łączna liczba godzin z udziałem nauczyciela akademickiego 160

Liczba punktów ECTS z udziałem nauczyciela akademickiego 7

Godziny nie kontaktowe (praca własna studenta)

Powtórzenie materiału z wykładu 20

Przygotowanie się do konwersatorium 40

Studiowanie literatury 20

Przygotowanie się do kolokwium 30

Przygotowanie się do egzaminu 40

Łączna liczba godzin nie kontaktowych: 150

Liczba punktów ECTS za godziny nie kontaktowe: 5

Sumaryczna liczba punktów ECTS dla modułu 12

Sposób weryfikacji efektów kształcenia na studiach pierwszego stopnia zatwierdzonych na podstawie Uchwały Nr XXIV – 7.7/17 Senatu Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie z dnia 31 maja 2017 r. dla cyklu kształcenia rozpoczętego w 2017/2018, 2018/2019

W1, W2, U1, U2, U3, K1 Kolokwia

W1, W2, U1, U2, U3, K1 Kartkówki

W1, W2, U1, U2, U3, K1 Odpowiedzi ustne

W1, W2, U1, U2, U3, K1 Egzamin ustny

Egzamin ustny - 3 tematy z zestawu zagadnień opracowanych na wykładzie.

Wykład podstaw fizyki przedstawia zjawiska, pojęcia fizyczne i prawa fizyki z dziedziny termodynamiki i elektromagnetyzmu. Wszystkie omawiane zagadnienia rozpoczynane są od definicji podstawowych pojęć, a wykład jest ilustrowany obszernym zestawem doświadczeń. Jednym z celów wykładu – oprócz zapoznania słuchaczy z podstawowymi dziedzinami fizyki - jest też ukazanie spójnej struktury fizyki, opartej na podstawowych prawach i złożonej z teorii o różnym stopniu ogólności. Wykładowi towarzyszy konwersatorium, którego celem jest wyrobienie umiejętności stosowania wiedzy teoretycznej do rozwiązywania szczegółowych zagadnień, często o charakterze praktycznych zastosowań fizyki.

Tematy:

● Termodynamika

Równowaga cieplna i temperatura i jej pomiar (termometry).

Zjawiska cieplne - rozszerzalność cieplna, konwekcja, przewodnictwo cieplne.

Gaz doskonały - równanie stanu. Termometr gazowy i temperatura

absolutna. Energia wewnętrzna, ciepło i praca. I zasada termodynamiki.

Molowe ciepła właściwe. Procesy termodynamiczne, silniki cieplne i

pompa cieplna.

II zasada termodynamiki, entropia i odwracalność procesów

termodynamicznych.

● Elementy fizyki statystycznej i molekularnej

Energia wewnętrzna jako właściwość atomów i molekuł oraz ich

oddziaływań.

Opis statystyczny układów wielu ciał mikro i makrostany.

Rozkład Boltzmanna.

Rozkład Maxwella dla gazu doskonałego.

Zasada ekwipartycji energii a ciepło właściwe gazów i ciał stałych.

Doświadczenie Joule’a-Thompsona i równanie van der Waalsa.

Skraplanie gazów, przemiany fazowe i wykres fazowy.

● Elektrostatyka i prąd elektryczny

Oddziaływania elektryczne, pole elektryczne, prawo Coulomba.

Natężenie pola elektrostatycznego.

Prawo Gaussa

Potencjał pola elektrostatycznego. Powierzchnie ekwipotencjalne

i linie sił.

Dipol elektryczny w polu elektrycznym. Polaryzacja ośrodka

materialnego. Przenikalność dielektryczna.

Pojemność elektryczna.

Energia pola elektrycznego.

Prąd elektryczny stały, natężenie i gęstość prądu. Makroskopowe

i lokalne prawo Ohma.

Wydzielanie ciepła podczas przepływu prądu.

Siła elektromotoryczna.

Prawa Kirchhoffa dla obwodów elektrycznych.

● Pole magnetyczne i indukcja elektromagnetyczna

Siła Lorentza i siła elektrodynamiczna. Indukcja magnetyczna.

Prawo Biota - Savarta. Pole magnetyczne prądów.

Silnik elektryczny i elektromagnetyczne przyrządy pomiarowe.

Prawo Ampere'a

Dipol magnetyczny. Pole magnetyczne w materii. Przenikalność

magnetyczna.

Indukcja elektromagnetyczna, prawo Faradaya. Samoindukcja.

Układy prądu zmiennego RLC.

Energia pola magnetycznego.

Równania Maxwella.

Fale elektromagnetyczne.

R. Resnick, D. Halliday (J. Walker) - Fizyka

I.W. Sawieljew - Wykłady z fizyki

J. Orear - Podstawy fizyki

E.M. Purcell - Elektryczność i magnetyzm.

A. K Wróblewski, J.A. Zakrzewski - Wstęp do fizyki.

Wiedza:

W1 Znajomość podstawowych praw fizyki klasycznej oraz zjawisk

w zakresie termodynamiki, elektryczności i magnetyzmu (K_W01).

W2 Świadomość ograniczeń fizyki klasycznej oraz znajomość

niektórych zjawisk wykraczających poza jej zakres (K_W01).

Umiejętności:

U1 Potrafi zapisać w formalizmie matematycznym poznane prawa fizyczne K_U01.

U2 Potrafi zastosować odpowiednie prawa do analizy i opisu zjawisk fizycznych K_U01.

U3 Potrafi się uczyć samodzielnie.K_U06

Kompetencje społeczne:

K1 Krytycznie odnosi się do posiadanej wiedzy, wie, że prawa fizyki umożliwiają rozumienie zjawisk w przyrodzie oraz stanowią fundament innych nauk podstawowych i zastosowań praktycznych. K_K01