Ηλεκτρονική Διάθεση Μαθήματος
Μαθησιακά Αποτελέσματα
Kατανόηση των φυσικών μεγεθών, ιδιοτήτων και μεθόδων του ηλεκτροστατικού πεδίου, του πεδίου ροής μόνιμων ρευμάτων και του μαγνητοστατικού πεδίου καθώς επίσης και της συμπεριφοράς των υλικών σε αυτά, με βάση το μακροσκοπικό μοντέλο του κλασικού ηλεκτρομαγνητισμού.
Ειδικότερα:
1. Περιγραφή των πηγών του ηλεκτροστατικού πεδίου και της φυσικής τους σημασίας. Κατανόηση και αφομοίωση των βασικών εννοιών του ηλεκτροστατικού πεδίου. Εξοικείωση με το μακροσκοπικό μοντέλο και τη συμπεριφορά των τέλειων αγωγών και μονωτών στο ηλεκτροστατικό πεδίο.
2. Κατανόηση των σημειακών, διαφορικών και ολοκληρωτικών ποσοτήτων σε συνδυασμό με τους νόμους του ηλεκτροστατικού πεδίου.
3. Περιγραφή των πηγών του πεδίου ροής μόνιμων ρευμάτων και της φυσικής τους σημασίας.
4. Θεμελίωση, απόδειξη και αφομοίωση των βασικών μεγεθών και ιδιοτήτων του πεδίου ροής μόνιμων ρευμάτων.
5. Διερεύνηση του μοντέλου και των βασικών αρχών λειτουργίας των γειωτών.
6. Περιγραφή των πηγών του μαγνητοστατικού πεδίου και της φυσικής τους σημασίας.
7. Θεμελίωση, απόδειξη και κατανόηση των θεμελιωδών μεγεθών και ιδιοτήτων του μαγνητοστατικού πεδίου. Εξοικείωση με το μακροσκοπικό μοντέλο και τη συμπεριφορά των τέλειων αγωγών στο μαγνητοστατικό πεδίο.
8. Κατανόηση των σημειακών, διαφορικών και ολοκληρωτικών ποσοτήτων και νόμων του μαγνητοστατικού πεδίου και της φυσικής τους σημασίας.
Περιεχόμενο Μαθήματος
Φύση του ηλεκτροστατικού πεδίου: Φορτία και κατανομές φορτίων. Ένταση ηλεκτρικού πεδίου, βαθμωτό ηλεκτρικό δυναμικό, διηλεκτρική μετατόπιση, ηλεκτρική ροή. Θεμελιώδεις νόμοι του ηλεκτροστατικού πεδίου. Εξισώσεις Poisson και Laplace. Οριακές συνθήκες σε διαχωριστικές επιφάνειες.
Διηλεκτρικά μέσα: Ηλεκτρικό δίπολο. Διηλεκτρική Πόλωση. Φορτία πόλωσης. Δυνάμεις σε διηλεκτρικά.
Τέλειοι αγωγοί: Αγώγιμα σώματα. Κοιλότητες σε αγώγιμα σώματα. Θεώρημα αμοιβαιότητας του Green. Πυκνωτές, χωρητικότητα, μερικές χωρητικότητες.
Ενέργεια και δυνάμεις: Ενέργεια ηλεκτροστατικού πεδίου. Δυνάμεις σε συστήματα αγωγών. Κίνηση φορτισμένων σωματιδίων σε ηλεκτροστατικό πεδίο.
Αναλυτικές μέθοδοι: Θεώρημα μοναδικότητας. Μέθοδος κατοπτρισμού (ηλεκτρικών ειδώλων). Μέθοδος χωρισμού μεταβλητών. Άλλες μέθοδοι.
Ηλεκτρικό πεδίο ροής μόνιμων ρευμάτων: Ένταση και πυκνότητα ηλεκτρικού ρεύματος. Εξίσωση συνέχειας. Οριακές συνθήκες. Ηλεκτρεγερτική δύναμη. Αντίσταση. Νόμος του Ohm. Νόμοι του Kirchhoff. Αντίσταση αγωγού μεταβλητής διατομής. Πυκνωτές με απώλειες. Ενέργεια. Νόμος του Joule. Θεώρημα ελάχιστων θερμικών απωλειών. Πυκνότητα ισχύος. Γειωτές: σφαιρικοί, ημισφαιρικοί, ελλειψοειδείς, σωληνωτοί γειωτές.
Φύση του μαγνητοστατικού πεδίου: Μαγνητική επαγωγή και ροή. Νόμος Biot-Savart. Ένταση μαγνητικού πεδίου. Νόμος του Ampere. Βαθμωτό και διανυσματικό μαγνητικό δυναμικό. Διανυσματική εξίσωση Poisson. Μαγνητική ροή. Σωληνοειδές. Αυτεπαγωγή. Δυνάμεις σε ρευματοφόρους αγωγούς. Ροπή. Οριακές συνθήκες σε διαχωριστικές επιφάνειες.
Λέξεις Κλειδιά
Ηλεκτρομαγνητισμός, Ηλεκτροστατικό πεδίο, Μαγνητοστατικό πεδίο, Θεωρητική ηλεκτροτεχνία
Βιβλιογραφία μαθήματος (Εύδοξος)
1. Θ. Δ. Τσιμπούκης, Ηλεκτρομαγνητικό Πεδίο (ενιαίος τόμος), Ίδρυμα Τεχνολογίας και Έρευνας - Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης, Ηράκλειο, 2014 (ISBN: 978-960-524-324-1).
2. Ι. Ρουμελιώτης και Ι. Τσαλαμέγκας, Ηλεκτρομαγνητικά Πεδία, Τόμος Β, Εκδόσεις Α. Τζιόλα & Υιοί Α.Ε., Θεσσαλονίκη, 2010 (ISBN: 978-960-418-292-3).
3. D. J. Griffiths, Εισαγωγή στην Ηλεκτροδυναμική (ενιαίος τόμος), Ίδρυμα Τεχνολογίας και Έρευνας - Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης, Ηράκλειο, 2012 (ISBN: 978-960-524-381-4).
4. J. Kraus, Ηλεκτρομαγνητισμός, 5η εκδοση, Εκδόσεις Α. Τζιόλα & Υιοί Α.Ε., Θεσσαλονίκη, 2011 (ISBN:978-960-418-334-0).
5. Ι. Λ. Βομβορίδης, Ηλεκτρομαγνητικά Πεδία, Μέρος Β, 2η έκδοση, Εκδότης: Καλαμαρά Έλλη, Αθήνα, 2012 (ISBN: 978-960-7888-93-8).
Επιπρόσθετη βιβλιογραφία για μελέτη
1. J. G. Van Bladel, Electromagnetic Fields, 2nd edition, Wiley-IEEE Press, 2007.
2. R. E. Collin, Field Theory of Guided Waves, 2nd edition, Wiley-IEEE Press, 1990.
3. J. R. Jackson, Classical Electrodynamics, 3rd edition, Wiley, 1998.