חדו״א לפיזיקאים א׳, חדו״א לפיזיקאים ב׳ (במקביל), מכניקה

 

סוג הקורס: שיעור + תרגול

 

 

1) מטען חשמלי כתכונה בסיסית של חומר, הדיסקרטיות של המטען החשמלי, נושאי המטען החשמלי, חוק שימור המטען החשמלי והאינווריאנטיות שלו

 

2) חוק קולון והיחידות הפיזיקאליות של מטען חשמלי במערכות היחידות mks ו-cgs, קווי הדימיון עם גרביטציה וההבדלים ביניהם. 

 

3) כוחות ממטענים מרובים: עקרון הסופרפוזיציה והגדרת השדה החשמלי, דיפול חשמלי, העבודה ביצירת מערכות מרובות מטענים והאנרגיה האצורה בהן

 

4) הגדרת מושג שטף השדה החשמלי וחוק גאוס האינטגרלי, שימושים של חוק גאוס בחישוב השדה החשמלי במערכות בעלות סימטריות פשוטות (לדוגמא, תייל אינסופי, מישור\דיסקה, כדור, קליפה כדורית), הדיוורגנס וחוק גאוס הדיפרנציאלי, צפיפות האנרגיה של שדה חשמלי והאנרגיה של מערכת טעונה

 

5) הפוטנציאל החשמלי, מושג הגרדיאנט והלפלסיאן, משוואת פואסון ומשוואת לפלאס, תכונות משוואת לפלאס (פונקציות הרמוניות, יחידות הפתרון)

 

6) מבנה חומרים מוליכים, תכונות של מוליכים באלקטרוסטטיקה, שדות חשמליים בנוכחות מוליכים והשיטות לפתרונם (שיטת הדמויות), הארקה חשמלית, קיבול חשמלי (קבל לוחות, קבל כדורי, מערכות קבלים), האנרגיה האצורה בקבלים.

 

7) זרם חשמלי: הגדרת צפיפות הזרם, משוואת הרציפות, מהירות ממוצעת\סחף של נושאי מטען, חוק אוהם והמיקרופיזיקה של מוליכים (מודל דרודה), מעגלים חשמליים וחוקי קירכהוף (מעגלי R, RC, חיבור נגדים וקבלים בטור ובמקביל)

 

8) מגנטוסטטיקה: ניסויי ארסטד ואמפר, הגדרת השדה המגנטי וכח לורנץ, תנועה בהשפעת כח לורנץ (הציקלוטרון), חוק אמפר האינטגרלי ושימושיו בחישוב השדה המגנטי בגיאומטריות פשוטות (לדוגמא, תייל אינסופי, מישור מוליך, טבעת מוליכה, כבל קואקסיאלי),  מושג הרוטור (curl) וחוק אמפר הדיפרנציאלי, הפוטנציאל הווקטורי וחוק ביו-סאבאר, דיפול מגנטי, מומנט מגנטי

 

9) אלקטרו-מגנטיות תלויה בזמן: חוק פאראדיי, חוק לנץ, השראה עצמית והדדית (משפט ההיפוך), משרנים והאנרגיה האצורה בהם, צפיפות האנרגיה בשדה מגנטי, מעגלי RL, LC, מעגלי זרם חילופין ועכבה, תהודה

 

10) משוואות מכסוול: זרם העתקה, משוואות מכסוול ללא מקורות ופתרונותיהן (גלים אלקטרומגנטיים), ווקטור פוינטינג

 

11) שדות חשמליים ומגנטיים בחומר: כוחות חשמליים\מגנטיים הפועלים על דיפולים חשמליים\מגנטיים, פולריזציה חשמלית\מגנטית, הגדרת הסספטביליות והפרמיאביליות של חומר, חומרים דיאלקטריים, חומרים דיא-\פארא-\ופרו-מגנטיים, משוואות מכסוול בחומר.

 

 

הקניית מושגי יסוד בחשמל ומגנטיות ובתופעות אלקטרומגנטיות עם דגש על התגובות החשמליות-מגנטיות של חומר, אשר רלוונטיות לתופעות ביולוגיות.

 

 

שעורים (4 שש״ס),  תרגולים (2 שש״ס)

 

חובות הקורס והערכת הסטודנטים: 

 

בחינה מסכמת (80% מהציון הסופי)

תרגילי בית 20% מהציון הסופי (והגשה כתנאי לגישה לבחינה)

 

 

1.Purcell E.M. & Morin D. J., Electricity & Magnetism (3rd Edition), 2013, Cambridge University Press; primary course book


2.Feynman R. P. Leighton R. B, & Sands M., The Feynman Lectures on Physics (Vol. 2), 1964, Addison Wesley Longman


3)  חשמל ומגנטיות, האוניברסיטה הפתוחה.