ΦΥΣΙΚΗ ΙΙ
ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ

Ακαδ. Έτος: 2020- 2021, Εαρινό εξάμηνο
Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών, 2ο εξάμηνο
Α' τμήμα

Παρακολούθηση, Βασική βιβλιογραφία, Επιπλέον βιβλιογραφία, Παραδόσεις Α' Τμήματος

ΓΕΝΙΚΑ ΓΙΑ ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ

Αυτό το εξάμηνο, διδάσκοντες είναι οι:
Νίκος Τράκας (Α' Τμήμα: Α - Λ)
e-mail: ntrac[at]central.ntua.gr
Internet: www.physics.ntua.gr/~ntrac/
τηλ: 210 772 3047, γραφείο: Κτ. Φυσικής, 3ος όροφος, 302
και
Απόστολος Κυρίτσης (Β' Τμήμα: Μ - Ω)
e-mail: akyrits[at]central.ntua.gr
Internet: http://dielectricsgroup.physics.ntua.gr/index.php/apostolos-kyritsis/
τηλ: 210 772 3053, γραφείο: Κτ. Φυσικής, 1ος όροφος, 114

Σκοπός του Μαθήματος: Εισαγωγή στον Ηλεκτρομαγνητισμό. Ηλεκτροστατική, Μαγνητοστατική, Εξισώσεις Maxwell και Ηλεκτρομαγνητικά Κύματα.

Παρακολούθηση-Ωρες διδασκαλίας:
Δευτέρα 10:45-13:30
Τρίτη 8:45-10:30
Οι παραδόσεις γίνονται διαδικτυακά στις διευθύνσεις:
Α' Τμήμα: Α - Λ, https://centralntua.webex.com/meet/ntrac
Β' Τμήμα: Μ - Ω, https://centralntua.webex.com/meet/akyrits

Κατά τη διάρκεια του εξαμήνου θα δοθούν σειρές ασκήσεων που θα πρέπει (προαιρετικά) να επιστρέφονται μέσα σε 2 εβδομάδες. Η παράδοση ασκήσεων συνεισφέρει πάντα θετικά στη τελική βαθμολογία του μαθήματος. Όλες οι ασκήσεις των φυλλαδίων θα λύνονται στον "πίνακα" μετά την παρέλευση των 2 εβδομάδων. Οι ασκήσεις που παραδίδουν οι φοιτητές δεν επιστρέφονται.

Είναι πολύ χρήσιμο να εγγραφείτε ως χρήστες του μαθήματος στην ιστοσελίδα του μαθήματος στο mycourses.ntua.gr. Κάντε login με το όνομα χρήστη/password που χρησιμοποιήτε για να βλέπετε το email σας στο ΕΜΠ. Με τον τρόπο αυτό θα λαμβάνετε στην ηλεκτρονική διεύθυνση που θα δηλώσετε όλες τις σημαντικές ανακοινώσεις σχετικά με το μάθημα.

Βασική Βιβλιογραφία:
Μπορείτε να επιλέξετε ένα από τα παρακάτω πέντε βιβλία:
• Edward M. Purcell, Ηλεκτρισμός και Μαγνητισμός, Σειρά Φυσικής του Berkeley, Τόμος 2, Πανεπιστημιακές Εκδόσεις ΕΜΠ.
• H. Young, R. Freedman, Πανεπιστημιακή φυσική με σύγχρονη φυσική, Εκδόσεις Α.Παπαζήσης
• Giancoli, Φυσική για Επιστήμονες και Μηχανικούς, Τόμος 2, Εκδόσεις Α. Τζιόλα & Υιοί Α.Ε.
• R.D. Knight, Φυσική για Επιστήμονες και Μηχανικούς, Τόμος II, Μακεδονικές Εκδόσεις.
• R. A. Serway, J. W. Jewett, Φυσική για Επιστήμονες και Μηχανικούς: Ηλεκτρισμός και Μαγνητισμός, Φως και Οπτική, Σύγχρονη Φυσική, Εκδόσεις Κλειδάριθμος.

Επιπλέον βιβλιογραφία:
• R. Feynman, R.B. Leighton, M. Sands, Οι διαλέξεις του Feynman, Τόμ. ΙΙ: Ηλεκτρομαγνητισμός και ύλη, Εκδόσεις Τζιόλα.

Πιο προχωρημένα βιβλία που διδάσκονται σε προπτυχιακά και μεταπτυχιακά μαθήματα ηλεκτρομαγνητισμού:
•J.R. Reitz, F.J. Milford, R.W. Christy, Τα Θεμέλια της Ηλεκτρομαγνητικής Θεωρίας, Μετάφραση: Π. Δημόπουλος, Α. Σπανού, Ν. Τράκας, Πανεπιστημιακές Εκδόσεις ΕΜΠ, 2003.
• D. Griffiths, Εισαγωγή στην Ηλεκτροδυναμική, Τόμος Ι, Τόμος ΙΙ, Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης. Μετάφραση-Επιμέλεια: Σ. Αρβανιτίδης, Α. Λαυρέντζος.
• M.M. Schwartz, Principles of Electrodynamics, Dover, 1987.
•John David Jackson, Classical Electrodynamics, John Wiley and Sons; 3Rev Ed 1998.
•Julian Schwinger, Classical Electrodynamics, Perseus, 1998.

Παραδόσεις Α' Τμήματος

Διανυσματική Ανάλυση. Το 1ο Κεφάλαιο του βιβλίου "Τα Θεμέλια της Ηλεκτρομαγνητικής Θεωρίας", των J.R. Reitz, F.J. Milford, R.W. Christy (με την άδεια των Πανεπιστημιακών Εκδόσεων ΕΜΠ). Ένα πολύ χρήσμο βοήθημα για τα "μαθηματικά" του Ηλεκτρομαγνητισμού.
Επίσης, μια σύντομη μαθηματική εισαγωγή.

Δευτέρα 22/2/21: Γενική εισαγωγή. Διατήρηση και κβάντωση φορτίου. Νόμος Coulomb. Το αξίωμα της επαλληλίας. Η διατηρητικότητα της δύναμης Coulomb. Δυναμική ενέργεια ζεύγους φορτίων. Δυναμική ενέργεια συστήματος φορτίων. Το ηλεκτρικό πεδίο. Δυναμικές γραμμές. Σημειώσεις.
Τρίτη 23/2/21: Συνεχείς κατανομές φορτίου. Το ηλεκτρικό πεδίο από συνεχή κατανομή φορτίου. Ροή πεδίου από επιφάνεια. Νόμος του Gauss. Σημειώσεις.

Δευτέρα 1/3/21: Εφαρμογές του νόμου του Gauss: Το ηλεκτρικό πεδίο άπειρης γραμμικής κατανομής φορτίου. Το ηλεκτρικό πεδίο επιφανειακής κατανομής φορτίου και σφαιρικής κατανομής φορτίου. Σημειώσεις.
Τρίτη 2/3/21: Ασκήσεις. Σημειώσεις.

Δευτέρα 8/3/21: Επικαμπύλιο ολοκλήρωμα. Η βαθμίδα συνάρτησης. Διαφορά δυναμικού και συνάρτηση δυναμικού. Σημειώσεις. Συστήματα συντεταγμένων. Πολικές και σφαιρικές συντεταγμένες.
Τρίτη 9/3/21: Το ηλεκτρικό πεδίο ως βαθμίδα της συνάρτησης δυναμικού. Παραδείγματα εύρεσης συνάρτησης δυναμικού: άπειρη γραμμική κατανομή φορτίου. Σημειώσεις.

1η Σειρά Ασκήσεων. Παράδοση: 22/3/2021

Δευτέρα 15/3/21: (Αργία)
Τρίτη 16/3/21: Ο στροβιλισμός πεδίου και το θεώρημα του Stokes. Παραδείγματα εύρεσης συνάρτησης δυναμικού: φορτισμένος δίσκος. Ασκήσεις. Σημειώσεις.

Δευτέρα 22/3/21: Η απόκλιση διανυσματικής συνάρτησης. Το θεώρημα του Gauss. Από την ολοκληρωτική στη διαφορική μορφή του νόμου του Gauss. Η ενέργεια ηλεκτροστατικού πεδίου από την ένταση του πεδίου. Η λαπλασιανή συνάρτησης. Εξίσωση Poisson, εξίσωση Laplace. Αρμονικές συναρτήσεις, ιδιότητες. Σημειώσεις
Τρίτη 16/3/21: (Δεν έγινε μάθημα)

Δευτέρα 29/3/21: Εισαγωγή στους αγωγούς, βασικές ιδιότητες αγωγών. Το γενικό ηλεκτροστατικό πρόβλημα. Η μοναδικότητα της λύσης της εξίσωσης Laplace. Μέθοδος των ειδώλων. Σημειακό φορτίο και άπειρο αγώγιμο επίπεδο. Επίπεδος πυκνωτής (πεδίο, δυναμικό, χωρητικότητα και ενέργεια). Σφαιρικός πυκνωτής (πεδίο, δυναμικό και χωρητικότητα). Σημειώσεις
Τρίτη 30/3/21: Ασκήσεις. Σημειώσεις

Δευτέρα 5/4/21: Ασκήσεις.
Τρίτη 6/4/21: Φορτία σε κίνηση. Πυκνότητα και ένταση ρεύματος. Διατήρηση φορτίου και εξίσωση συνέχειας. Ηλεκτρική αγωγιμότητα και νόμος του Ohm. Υπολογισμός τις αντίστασης αγωγών με διάφορες γεωμετρίες. Απώλεια ενέργειας κατά τη ροή ρεύματος. Φόρτιση και εκφόρτιση πυκνωτή. Σημειώσεις

2η Σειρά Ασκήσεων. Παράδοση: 30/4/2021

Δευτέρα 12/4/21: Ασκήσεις. Μαγνητικό πεδίο. Δύναμη σε κινούμενο φορτίο. Μαγνητικό πεδίο ευθύγραμμου σύρματος. Ιδιότητες μαγνητικού πεδίου. Ο νόμος του Ampere. Διαφορική μορφή του νόμου. Ανυπαρξία μαγνητικού φορτίου. Η μαγνητική δύναμη ως σχετικιστικό φαινόμενο. Σημειώσεις
Τρίτη 13/4/21: Μαγνητικό πεδίο από στοιχειώδες τμήμα ρεύματος. Μαγνητικό πεδίο πηνίου. Μαγνητικό πεδίο από φύλλο ρεύματος. Φαινόμενο Hall. Σημειώσεις

Δευτέρα 19/4/21: Το μαγνητικό πεδίο ως στροβιλισμός του διανυσματικού δυναμικού. Μετασχηματισμός των πεδίων κατά Lorentz. Πεδίο κινούμενου φορτίου. Σημειώσεις
Τρίτη 20/4/21: Ασκήσεις. Σημειώσεις

Δευτέρα 10/5/21: Επαγωγή. Ροή μαγνητικού πεδίου. Νόμος του Faraday. Νόμος του Lenz. Αμοιβαία επαγωγή και αυτεπαγωγή. Κύκλωμα με πηνίο και αντίσταση. Ενέργεια μαγνητικού πεδίου. Σημειώσεις.
Τρίτη 11/5/21: Ασκήσεις 2ου φυλλαδίου. Ρεύμα μετατόπισης. Οι νόμοι του Maxwell. Σημειώσεις.

3η Σειρά Ασκήσεων. Παράδοση: 23/5/2021

Δευτέρα 17/5/21: Ηλεκτρομαγνητικό κύμα. Το διάνυσμα Poynting. Ασκήσεις. Σημειώσεις.
Τρίτη 18/5/21: Ηλεκτρισμός στην ύλη. Πολυπολική ανάπτυξη. Δυναμικό και πεδίο ηλεκτρικού διπόλου. Δίπολο σε εξωτερικό πεδίο. Ηλεκτρικό πεδίο πολωμένης ύλης. Σημειώσεις.

Δευτέρα 24/5/21: Πυκνωτής με διηλεκτρικό. Ο νόμος του Gauss σε διηλεκτρικό. Τα δέσμια φορτία ως πηγή της πόλωσης. Συνέχειες/ασυνέχειες του πεδίου στις διαχωριστικές επιφάνεις διηλεκτρικών. Η σχέση Clausius-Mossotti. Ασκήσεις. Σημειώσεις.
Τρίτη 25/5/21: Ασκήσεις σε διηλεκτρικά. Μαγνητισμός στην ύλη. Μαγνητικό δίπολο. Ηλεκτρικά ρεύματα στα άτομα. Πώς αντιδρά η ύλη σε μαγνητικό πεδίο. Σπίν (ιδιοστροφορμή). Σημειώσεις.

Δευτέρα 31/5/21: Μαγνήτιση και μαγνητική επιδεκτικότητα. Ασκήσεις. Σημειώσεις.
Τρίτη 1/6/21: Ασκήσεις, ερωτήσεις, απορίες.