Fyzika v elektrotechnice

• 26 hod. přednášky
• 13 hod. cvičení
• 13 hod. laboratoře

Hlavní cíle jsou : Poskytnout studentům jasný a logický výklad základních fyzikálních pojmů a zákonů, zejména z hlediska fyzikálních základů elektrotechniky, a posílení porozumění těchto pojmů a zákonů pomocí širokého spektra zajímavých aplikací.
Studenti rozumí základním fyzikálním pojmům, zákonům a procesům. Jsou schopni řešit jednoduché problémy týkající se těchto zákonů a procesů.

Jsou požadovány znalosti na úrovni středoškolského studia a mírně pokročilé znalosti angličtiny. Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „osoby poučené", kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

• HALLIDAY, D., RESNICK, R., WALKER, J.: Fyzika. VUT v Brně - VUTIUM a PROMETHEUS. 2007. ISBN: 8071962147.
• HALLIDAY D., RESNICK R., WALKER J. Fyzika. Brno: Vysoké učení technické v Brně - Vutium, 2014. Překlad 8. orig. Vydání. ISBN 9788021418691.

Pohybová rovnice a její aplikace. Práce, energie, výkon.
Zákony zachování. Srážky.
Gravitační a tíhové pole.
Elektrický náboj, Coulombův zákon. Intenzita elektrického pole, siločáry.
Bodový náboj a dipól v elektrickém poli. Gaussův zákon elektrostatiky.
Kapacita. Elektrostatické pole v dielektriku. Energie elektrostatického pole.
Elektrický proud, rovnice kontinuity. Ohmův zákon.
Elektromotorické napětí, práce a výkon elektrického proudu. Vedení proudu v látkách.
Magnetické pole vyvolané proudem, Biotův-Savartův zákon, magnetické indukční čáry.
Ampérův zákon celkového proudu. Silové působení magnetického pole.
Gaussův zákon pro magnetické pole. Magnetické pole v látkách.
Faradayův indukční zákon. Cívky a indukčnost.
Maxwellovy rovnice v integrálním tvaru pro vakuum a pro dielektrikum.

Lineární harmonický oscilátor. Energie harmonického oscilátoru.
Kyvadlo. Tlumené kmity. Vynucené kmity, rezonance.
Typy vln. Postupné harmonické vlny v bodové řadě, rovinná a kulová vlna. Energie přenášená harmonickým vlněním.
Superpozice a Interference harmonických vln, stojaté vlny. Zvukové vlny. Dopplerův jev.
Povaha světla. Zákony geometrické optiky: Odraz a lom světla. Základy vláknové optiky.
Interference světelných vln: Podmínky interference, Youngův pokus, interference na tenkých vrstvách.
Ohyb světla na štěrbině, difrakční mřížka. Polarizace světla. Holografie.
Teplota, teplotní roztažnost. Teplo, měrné tepelné kapacity.
První princip termodynamiky. Některé aplikace prvního principu.
Přenos tepla. Druhý princip termodynamiky, tepelné motory a čerpadla.
Meze klasické fyziky.
Kvantování energie. Absorpce, stimulovaná a spontánní emise. Lasery.
Krystalická struktura pevných látek. Pásová teorie pevných látek. Vodivost vodičů, izolantů a polovodičů. Supravodivost.

Pohybová rovnice, zákony zachování v mechanice, srážky.
Intenzita elektrického pole. Gaussův zákon elektrostatiky.
Magnetické pole vyvolané proudem, zákon celkového proudu. Silové působení magnetického pole.
Gaussův zákon pro magnetické pole. Faradayův indukční zákon. Lineární harmonický oscilátor.
Postupné harmonické vlny. Stojaté vlny.
Odraz a lom světla. Interference světla.
Difrakce a polarizace světla.
Teplo a práce v termodynamických procesech. První princip termodynamiky.
Druhý princip termodynamiky, tepelné motory a čerpadla.
Záření černého tělesa, fotoelektrický jev, emise a absorpce.
Tunelování bariérou.Částice v potenciálové jámě.

Pravidla práce v laboratoři. Zpracování a prezentace uskutečněného měření.
Určování momentů setrvačnosti. Zákony zachování momentu setrvačnosti a mechanické energie.
Tíhové zrychlení - Reverzní kyvadlo.
Rychlost světla.
Měrný náboj elektronu.
Teplotní závislost odporu kovů a polovodičů. Termistor.
Supravodivost.
Magnetické pole kolem vodiče. Silové působení magnetického pole.
Magnetické vlastnosti látek.
Hallův jev.
Absorpce světla.
Polarizované světlo, interference světla, laser.
Seminář, prezentace seminární práce. Experimenty s ultrazvukem.
Termodynamické experimenty, Stirlingův motor
Teplotní záření, Stefanův-Boltzmanův zákon
Fotoelektrický jev, Planckova konstanta
Experimenty s RTG zářením
Experimenty s radioaktivitou

Krátký písemný test, hodnocení prokolů v laboratorních cvičeních a písemná závěrečná zkouška.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.