„Obecná fyzika. Elektromagnetismus" - kurz 2800 rub. z MSU, školení 15 týdnů. (4 měsíce), Datum: 5. prosince 2023.

Přednáška 1. Elektromagnetická interakce a její místo mezi ostatními interakcemi v přírodě. Vývoj fyziky elektřiny v dílech M. V. Lomonosova. Elektrický náboj. Mikroskopické nosiče náboje. Millikanova zkušenost. Zákon zachování elektrického náboje. Elektrostatika. Coulombův zákon a jeho oborová interpretace. Vektor síly elektrického pole. Princip superpozice elektrických polí.

Přednáška 1. Vektorový tok síly elektrického pole. Ostrogradského–Gaussova elektrostatická věta, její reprezentace v diferenciální formě. Potenciál elektrostatického pole. Potenciál. Normalizace potenciálu. Vztah mezi vektorem intenzity elektrostatického pole a potenciálu. Práce sil elektrostatického pole. Potenciál nabíjecího systému.

Přednáška 3. Cirkulace vektoru intenzity elektrického pole. Cirkulační věta, její reprezentace v diferenciálním tvaru. Poissonovy a Laplaceovy rovnice. Elektrický dipól. Potenciál a intenzita pole dipólu.

Přednáška 4. Vodiče v elektrostatickém poli. Elektrostatická indukce. Síla pole na povrchu a uvnitř vodiče. Rozložení náboje po povrchu vodiče. Elektrostatická ochrana. Vztah mezi nábojem a potenciálem vodiče. Elektrická kapacita. Kondenzátory. Kapacita plochých, kulových a válcových kondenzátorů. Vodivá koule v rovnoměrném elektrostatickém poli.

Přednáška 5. Dielektrika. Bezplatné a vázané poplatky. Polarizační vektor. Vztah mezi polarizačním vektorem a vázanými náboji. Vektor elektrické indukce v dielektriku. Dielektrická susceptibilita a dielektrická konstanta a látky. Materiálová rovnice pro vektory elektrického pole. Ostrogradského–Gaussova věta pro dielektrika. Jeho diferenciální forma. Okrajové podmínky pro vektory napětí a elektrickou indukci. Dielektrická koule v rovnoměrném elektrickém poli.

Přednáška 6. Energie soustavy elektrických nábojů. Interakční energie a vlastní energie. Energie elektrostatického pole a její objemová hustota. Energie elektrického dipólu ve vnějším poli. Ponderomotorické síly v elektrickém poli a metody jejich výpočtu. Vztah mezi podromotorickými silami a energií nábojového systému.

Přednáška 7. Elektronová teorie polarizace dielektrik. Místní pole. Nepolární dielektrika. Clausius-Mossottiho vzorec. Polární dielektrika. Langevinova funkce. Polarizace iontových krystalů. Elektrické vlastnosti krystalů. Pyroelektrika. Piezoelektrika. Přímý a inverzní piezoelektrický jev a jejich aplikace. Feroelektrika. Doménová struktura feroelektrik. Hystereze. Curieův bod. Aplikace feroelektrik.

Přednáška 8. Konstantní elektrický proud. Síla a hustota proudu. Aktuální linky. Elektrické pole ve vodiči s proudem a jeho zdroje. Rovnice kontinuity. Podmínka, aby byl proud stacionární. Elektrické napětí. Ohmův zákon pro část obvodu. Elektrický odpor. Ohmův zákon v diferenciálním tvaru. Měrná elektrická vodivost látky.

Přednáška 9. Proudy v spojitých médiích. Základy. Stejnosměrný provoz a napájení. Joule-Lenzův zákon a jeho diferenciální forma. Vnější síly. Elektromotorická síla. Ohmův zákon pro uzavřený obvod. Rozvětvené řetězy. Kirchhoffova pravidla. Příklady jejich aplikace.

Přednáška 10. Magnetostatika. Interakce proudů. Aktuální prvek. Biot-Savart-Laplaceův zákon a jeho terénní interpretace. Vektor indukce magnetického pole. Vliv magnetického pole na proud. Amperův zákon. Věta o cirkulaci vektoru indukce magnetického pole. Diferenciální forma cirkulační věty. Vírový charakter magnetického pole. Rovnice je div B = 0. Koncept vektorového potenciálu. Relativistická povaha magnetických interakcí.

Přednáška 11. Elementární proud a jeho magnetický moment. Magnetické pole elementárního proudu. Elementární proud v magnetickém poli. Magnetické pole pohybujícího se náboje. Interakce pohyblivých nábojů. Lorentzova síla. Hallův efekt.

Přednáška 12. Vektorový tok magnetické indukce (magnetický tok). Koeficient vlastní indukčnosti (induktance). Součinitel vzájemné indukce dvou obvodů. Funkce potenciálního proudu. Síly působící na proudový obvod. Interakce dvou obvodů s proudem.

Přednáška 13. Elektromagnetická indukce. Faradayův zákon elektromagnetické indukce a jeho diferenciální forma. Lenzovo pravidlo. Indukční metody měření magnetických polí. Toki Fuko. Fenomén samoindukce. Extra proudy zavírání a vypínání. Magnetická energie proudu. Magnetická energie soustavy proudových obvodů. Energie magnetického pole a jeho objemová hustota.

Přednáška 14. Magnetika. Koncept molekulárních proudů. Magnetizační vektor látky a jeho spojení s molekulárními proudy. Vektor síly magnetického pole. Magnetická permeabilita a magnetická susceptibilita látky. Materiálová rovnice pro vektory magnetického pole. Okrajové podmínky pro vektory intenzity a indukce magnetického pole. Magnetická ochrana. Vliv tvaru magnetu na jeho magnetizaci.

Přednáška 15. Klasifikace magnetických materiálů. Diamagnety, paramagnety a feromagnety. Klasický popis diamagnetismu. Larmorova precese. Paramagnetismus. Langevinova teorie. Mikroskopičtí nositelé magnetismu. Magneto-mechanický experiment Einstein-de-Haas. Barnettův mechanomagnetický experiment. Gyromagnetický poměr.

Přednáška 16. Feromagnetika. Spontánní magnetizace a Curieova teplota. Struktura domény. Magnetizační hystereze, Stoletovova křivka. Zbytková indukce a donucovací síla. Teplotní závislost magnetizace. Síly působící na magnety v magnetickém poli.

Přednáška 17. Kvazistacionární proudy. Podmínky pro kvazistacionaritu. Přechodové děje v RC a LC obvodech. Elektromagnetické vibrace. Oscilační obvod. Přirozené vibrace v obvodu. Rovnice harmonických kmitů. Energie uložená v okruhu. Tlumené oscilace. Index útlumu. Čas na odpočinek. Logaritmický dekrement tlumení. Faktor kvality obrysu. Oscilace ve spřažených obvodech. Parciální kmity a jejich frekvence. Normální vibrace (režimy).

Přednáška 18. Nucené oscilace v obvodu. Proces vytváření nucených oscilací. Střídavý sinusový proud. Aktivní, kapacitní a indukční odpor. Impedance. Ohmův zákon pro obvody střídavého proudu. Metoda vektorového diagramu a metoda komplexní amplitudy.

Přednáška 19. Napěťová rezonance. Napětí a proudy při rezonanci. Šířka rezonanční křivky. Rezonance proudů. Kirchhoffova pravidla pro obvody střídavého proudu. AC provoz a napájení. Efektivní hodnoty proudu a napětí.

Přednáška 20. Technická aplikace střídavých proudů. Generátory a elektromotory. Třífázový proud. Získání a využití rotujícího magnetického pole. Hvězdicové a trojúhelníkové zapojení vinutí. Fázová a síťová napětí. Transformátor. Princip činnosti, zařízení, aplikace. Transformační koeficient. Role jádra.

Přednáška 21. Vysokofrekvenční proudy. Efekt kůže. Tloušťka vrstvy kůže. Maxwellův systém rovnic jako zobecnění experimentálních dat. Vodivý proud a posuvný proud. Vzájemné přeměny elektrických a magnetických polí. Elektromagnetické vlny. Vlnová rovnice. Umov-Poyntingův vektor. Rychlost šíření elektromagnetických vln.

Přednáška 22. Klasická teorie elektronické vodivosti Drude – Lorentz. Zkušenost Tolmana a Stewarta. Ohmův, Joule-Lenzův a Wiedemann-Franzův zákon. Omezení klasické elektronické teorie. Koncepce pásové teorie pevných látek. Energetické hladiny a tvorba energetických zón. Pauliho princip. Fermi-Diracovy statistiky. Vlastnosti pásové struktury dielektrik, polovodičů a kovů. Vysvětlení vodivosti pevných látek pomocí teorie pásů.

Přednáška 23. Polovodiče. Vlastní a nečistotová vodivost polovodičů. Polovodiče typu P a n, přechod pn. Aplikace polovodičů: polovodičové diody, tranzistory, fotodiody, fotorezistory. Kontaktní jevy. Rozdíl kontaktních potenciálů. Termoelektřina. Termomotorická síla. Termočlánky. Peltierův efekt. Thomsonův fenomén. Supravodivost. Základní vlastnosti supravodičů. Magnetická indukce uvnitř supravodiče. Meissnerův efekt. Kritické pole. Vysokoteplotní supravodivost. Aplikace supravodičů.

Parní turbíny jaderných elektráren. Část 1. Teorie tepelného procesu.

Kurz „Parní turbíny jaderných elektráren. Část 1. Teorie tepelného procesu“ je určena k získání systematických znalostí o principu fungování, struktuře a teorii tepelného procesu. vícestupňové parní turbíny syté páry jaderných elektráren a vytváření dovedností a schopností provádět standardní tepelné výpočty turbíny kroky.