ELEKTROMAGNETIZAM

 

Uvod: Elektrostatika i magnetostatika. Elektromagnetizam. Elektromagnetne interakcije u makroskopskim sistemima. Atomska gradja supstanci, naelektrisanje čestica i elektromagnetne interakcije u makroskopskim sistemima.

Elektrostatika. Kulonov zakon. Električno polje. Jačina električnog polja. Superpozicija električnih polja. Gausova teorema. Napon i potencijal. Električno polje dipola i električni dipol u električnom polju. Druge električne strukture. Kretanje naelektrisanih čestica u električnom polju.

Polje naelektrisanih provodnika i provodnici u električnom polju. Deformacija električnog polja izazvana provodnikom. Električni kapacitet. Energija i gustina energije električnog polja. Interakcije naelektrisanih provodnika.

Dielektrici. Polarizovanje dielektrika i fenomenološka teorija dielektrika. Električno polje u dielektriku. Uopštena Gausova teorema. Promena pravca polja na granici dva dielektrika. Deformacija električnog polja izazvana dielektrikom. Energija električnog polja u dielektriku. Dejstvo električnog polja na dielektrik. Interakcije naelektrisanih provodnika u prisustvu dielektrika. Jednačine električnog polja i problem proračuna električnih polja.

Električne struje. Jačina i gustina struje. Zakon održanja količine elektriciteta. Stacionarne struje. Omov zakon, Električni otpor. Rad i snaga električne struje. Džulov zakon. Elektromotorna sila. Uopšten Omov zakon. Kirhofova pravila. Aproksimacija kvazistacionarnih struja. Prelazni režim u strujnom kolu sa kondenzatorom.

Elektromagnetne interakcije strujnih provodnika. Magnetno polje. Bio-Savar-Laplasov zakon i Laplasov zakon. Magnetna indukcija. Amperova teorema. Magnetni momenti strujne konture. Mehanički rad u magnetnom polju. Maksvelovo pravilo maksimalnog fluksa. Magnetno polje naelektrisanih čestica I kretanje naelektrisanih čestica u magnetnom polju.

Elektromagnetna indukcija. Magnetno spregnuta kola. Samoindukcija. Elektromagnetna
indukcija u masivnim provodnicima. Indukcioni koeficijenti. Prelazni režim u kolu sa induktivitetom. Energija i gustina energije magnetnog polja. Interakcije strujnih provodnika i Maksvelovi naponi.

Magnetici. Magnetizovanje magnetika i fenomenološka teorija magnetika. Magnetno polje u magnetiku. Promena pravca polja na granici dva magnetika. Deformacija magnetnog polja izazvana magnetikom. Energija magnetnog polja u magnetiku. Dejstvo magnetnog polja na magnetik. Interakcije strujnih provodnika u prisustvu magnetika. Magnetna kola. Hopkinsonov zakon. Elektromagneti. Stalni magneti i njihove interakcije. Jednačine magnetnog polja i problem proračuna magnetnog polja.

Naizmenične struje. Kapacitivni i induktivni otpor. Skin efekat. Omov zakon za naizmenične struje. Vektorska metoda i kompleksni račun u teoriji kola naizmenične struje. Snaga u kolima naizmenične struje. Magnetno spregnuta strujna kola. Transformatori. Naizmenične struje i efekti u dielektričnim i magnetnim materijalima. Interakcije provodnika u oblasti naizmeničnih struja.

Promenljiva magnetna i električna polja. Maksvelove jednačine u integralnom i diferencijalnom obliku. Teorija elektromagnetnog polja. Električne oscilacije. Elektromagnetni talasi duž vodova. Slobodni elektromagnetni talasi, obrazovanje i prostiranje. Emitovanje elektromagnetnih talasa. Energija talasa i Pointingov vektor. Elektromagnetni impuls i pritisak zračenja. Moment impulsa talasa. Elektromagnetni talasi u dielektricima. Elektromagnetni talasi u magneticima.

Opšti pogled na elektromagnetno polje. Elektromagnetno polje u pokretnim referentnim sistemima. Princip relativnosti i elektrodinamika. Elementi specijalne teorije relativnosti. Lorencove transformacije. Transformacije polja. Magnetizam kao relativistička pojava.

Elektronske i jonske pojave u različitim provodnim sredinama. Elektron. Specifično naelektrisanje elektrona. Naelektrisanje elektrona. Elektromagnetna masa elektrona. Elektronska teorija metala. Kvantna teorija metala. Zonski model čvrstih tela. Metali, poluprovodnici i dielektrici. Elektroni i šupljine. Sopstvena i primesna provodljivost. Kontaktne pojave kod metala i poluprovodnika. Termoelektrične pojave. Poluprovodnička dioda. Neke primene poluprovodnika. Superprovodljivost. Električna provodljivost tečnosti. Elektroliza. Galvanski elementi. Akumulatori. Gorivni elementi. Električna provodljivost gasova. Nesamostalna i samostalna provodljivost. Tinjujuća pražnjenja, varnica, korona, luk. Plazma. Katodni i kanalski zraci. Masena spektroskopija. Gasna dioda. Električna struja u vakumu. Termoelektronska emisija. Šotki-ev efekt. Hladna emisija. Vakumska dioda.

Dielektrici i magnetici. Molekulska struktura gasovitih, tečnih i čvrstih dielektrika. Dielektrične osobine jonskih kristala. Paraelektrici. Feroelektrici. Piezoelektricitet. Piroelektricitet. Elektreti. Elektronska struktura magnetika. Para i diamagnetizam. Magnetne osobine metala. Feromagnetizam. Feriti.

Elementi elektronike i telekomunikacija. Komponente savremene elektronike zasnovane na procesima u čvrstim telima, vakumske i jonske komponente. Principi funkcionisanja osnovnih blokova elektronskih uredjaja. Principi telekomunikacione tehnike.

OPTIKA

Uvod. Osnovni zakoni geometrijske optike. Fermat-ov princip najkraćeg optičkog puta. Zakon odbijanja. Zakon prelamanja. Prelamanje kroz prizmu. Odbijanje od ravnog ogledala. Odbijanje i prelamanje na sfernim površinama. Konkavna i konveksna sferna ogledala. Prelamanje na sfernoj površini. Povećanje lika nastalog prilikom odbijanja i prelamanja na sfernoj površini. Jednačina svernog ogledala i sferne granične površine izražene pomoću žIžnih daljina. Debelo sočivo. Sistem dva sočiva. Greške sočiva. Hromatična aberacija. Sferna aberacija. Astigmatizam.

Priroda svetlosti i osnovne talasne optičke pojave. Talasna optika. Superpozicija svetlosnih talasa. Koherentnost. Intrferencija. Frenelova i Fraunhoferova difrakcija. Difrakciona rešetka. Aproksimacija svetlosnih zrakova. Odbijanje i prelamanje talasa na ravnim i sfernim granicama dve sredine.

Elektromagnetna teorija svetlosti. Elektromagnetni talasi u dielektriku. Prirodna i polarizovana svetlost. Frenelove formule za odbijanje svetlosti na granici dve sredine i za prelaženje iz jedne u drugu sredinu. Prostiranje svetlosti kroz različite sredine. Optika pokretnih tela.

Karakteristike optičkih spektara. Vidljiva svetlost, infracrveni, ultraljubičasti i x-zraci. Specifičnosti različitih spektralnih intervala. Emisija i apsorpcija svetlosti u gasovima i kondenzovanim sistemima. Luminiscentni procesi.

Kvantna priroda svetlosti. Zračenje crnog tela. Plankov zakon. Fotoelektrični efekt. Komptonov efekt. Kvantna teorija svetlosti. Kvantna teorija emisije i apsorpcije svetlosti. Spektri atoma i molekula. Spontana i indukovana emisija svetlosti. Laseri. Sinhrotronsko zračenje. Efekt Čerenkova. Zračenje kondenzovanih sistema.

Interakcija svetlosti sa optičkim sredinama. Disperzija i apsorpcija svetlosti. Optika metala. Dejstvo spoljašnjeg magnetnog polja na emitovanje i prostiranje svetlosti. Rasejanje svetlosti u optički nehomogenoj sredini. Molekulsko rasejanje svetlosti. Rasejanje na krupnim česticama. Nelinearna polarizacija kao uzrok nelinearnim optičkim osobinama.

Savremeni optički instrumenti. Fotometrijski sistemi. Mikroskopi, refraktometri i polarimetri. Interferometri i spektrometri. Optički merni sistemi. Infracrvena tehnika. Principi funkcionisanja lasera. Tipovi lasera.

Vežbe: Računske i laboratorijske.

Uslovi za polaganje ispita: Redovno pohadjanje nastave i izvršena vežbanja u laboratoriji i položeni kolokvijumi vezani za laboratorijske vežbe.

Način polaganja ispita: Pismeno i usmeno. Pismeni deo ispita je eleminatoran.

Kolokvijumi: Jedan kolokvijum u semestru.

Literatura:

1. P.M. Dimitrijević, Fizika-elektromagnetizam, FZNR, Niš, 2003.
2. N.N. Nedeljković, Lj.D.Nedeljković, Uvod u elektromagnetizam I i II, Beograd,l995.
3. M. Platiša, Kurs opšte fizike, Naučna knjiga, Beograd, 1986.
4. S.E. Friš, A.V. Timorjeva, Kurs opšte fizike, tom II i III, Zavod za izdavanje udžbenika, Beograd, 1962.
5. V. Vučić, D. Ivanović, Fizika II, Naučna knjiga, Beograd, l984.
6. D.V. Sivuhin, Opštij kurs fiziki, Električestvo, Nauka, Moskva, 1983.
7. D.V. Sivuhin, Opštij kurs fiziki, Optika, Nauka, Moskva, 198O.
8. I.V. Savelev, Kurs obšej fiziki, Tom 2, Nauka, Moskva,1978.
9. F.M. Purcel, Elektricitet i magnetizam, Tehnička knjiga, Zagreb, 1988.
10. G.S. Landsberg, Elementarnij uddžbenik fziki, Tom 3, Nauka, Moskva, l986.
11. S.G. Kalašnikov, Električestvo, Nauka, Moskva, 1977.
12. A.B. Milojević, Talasna optika, Zavod za izdavanje udžbenika, Beograd, 1971.
13. I. Janić, I. Bikit, N. Cindro, Opšti kurs fizike, Tom 2, Naučna knjiga, Beograd, 1987.
14. M. Kurepa, J. Purić, Osnovi fizike, II deo, Naučna knjiga, Beograd
15. J. Strnad, Fizika, II deo, Državna zaloga Slovenije, Ljubljana, 1978.
16. F.W. Sears, Elektricitet i magnetizam, Naučna knjiga, Beograd, 1962.
17. R.P. Feinman, R.B. Leighton, M. Sands, Fejmanovskie lekcij po fiziki, Tom 3, 4, 5, Mir, Moskva, 1976.
18. H.A. Stuart, Fizika, Naučna knjiga, Beograd, 1962.