Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu - Centralny punkt logowaniaNie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

Electrodynamics and field theory

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 0800-PA-ELFIELD Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (0533) Fizyka
Nazwa przedmiotu: Electrodynamics and field theory
Jednostka: Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej
Grupy: Przedmioty z astronomii dla AS2
Przedmioty z fizyki do wyboru dla Astronomii s2
Punkty ECTS i inne: 6.00
Język prowadzenia: angielski
Wymagania wstępne:

(tylko po angielsku) 1) Basic knowledge on electricity and magnetism (this includes Maxwell equations for electric and magnetic fields).

2) Vector calculus

3) Basic knowledge of linear partial differential equations: Laplace equations, Poison equation and wave equation.


Rodzaj przedmiotu:

przedmiot obowiązkowy

Całkowity nakład pracy studenta:

(tylko po angielsku) Contact hours with teacher:

- participation in lectures and classes - 75 hrs


Self-study hours:

- preparation for lectures - 20 hrs

- preparation for classes – 20 hrs

- preparation for test - 20 hrs

- preparation for examination- 25 hrs


Altogether: 160 hrs (6 ECTS)

Efekty uczenia się - wiedza:

(tylko po angielsku) Student

W1: has extensive knowledge about differential equations, which allows to solve problems in electrostatics, magnetostatics, and electrodynamics

W2: knows Maxwell field equations and methods of solving them in typical situations

W3: knows relativistic formulation of electrodynamics

W4: knows the elements of radiation theory

(K_W01, K_W03)

Efekty uczenia się - umiejętności:

(tylko po angielsku) Student

U1: can model electromagnetic phenomena using mathematical techniques,

U2: can form and analyze problems in the theory of electromagnetism, (K_U01, K_U02)

Efekty uczenia się - kompetencje społeczne:

(tylko po angielsku) Student:

K1: knows the limitations of their own knowledge in the field of electrodynamics, understands the necessity of further studies,

(K_K01)

Metody dydaktyczne:

(tylko po angielsku) Expository teaching methods:

- informative lecture

Metody dydaktyczne eksponujące:

- pokaz

Metody dydaktyczne podające:

- opis
- wykład informacyjny (konwencjonalny)
- wykład konwersatoryjny
- wykład problemowy

Metody dydaktyczne poszukujące:

- ćwiczeniowa
- seminaryjna

Metody dydaktyczne w kształceniu online:

- metody rozwijające refleksyjne myślenie
- metody służące prezentacji treści
- metody wymiany i dyskusji

Skrócony opis: (tylko po angielsku)

Definitions of quantities describing electromagnetic fields and their sources. Maxwell's equations in integral and differential forms. Field discontinuities. Methods of solving Maxwell's equations. Relativistic formulation of electrodynamics. Spacetime models. Potential theory. Theory of radiation.

Elements of classical field theory: Lagrangian and Hamiltonian formulation.

Classical gauge theory: scalar electrodynamics and SU(2) Yang-Mills theory.

Pełny opis: (tylko po angielsku)

1 Maxwell equations

1.1 Differential form

1.2 Integral form

1.3 Electrostatics and magnetostatics

1.4 Simple electric and magnetic configurations

1.5 Maxwells Equations in Matter

2 Conservation laws

2.1 Charge conservation

2.2 Energy conservation

2.3 Momentum conservation

2.4 Riemann-Silberstein vector

3 Electromagnetic waves in vacuum

4 Elements of special relativity theory

4.1 Minkowski space-time

4.2 Hyperbolic rotations and the geometry of light cones

4.3 Relativistic kinematics

5 Relativistic formulation of Maxwell equations

5.1 Electromagnetic potentials

5.2 Tensor calculus

5.3 Faraday field tensor

5.4 Equations for 4-potential

5.5 Transformation of electric and magnetic fields

5.6 Relativistic invariants

5.7 Electromagnetic field of uniformly moving charge

5.8 Lorentz force and dynamics of charges

5.9 Relativistic form of conservation laws

5.10 Relativistic definition of charge, energy and momentum

6. Solving Maxwell equations

6.1 How to solve the wave equation?

6.2 Solving for 4-potential

6.3 Covariant formulation

6.4 Lienard-Wiechert solution

7 Electromagnetic radiation

7.1 Radiation from the point charge

7.2 Hertz vector

7.3 Hertz dipole - dipole radiation

8 Lagrangian and Hamiltonian mechanics

8.1 Euler-Lagrange equations

8.2 Hamilton equations

8.3 Conservation laws

9 Lorentz group

9.1 Lorentz transformations in the 4D Minkowski space-time

9.2 Poincare group

9.3 How to realize on fields: Poincare algebra

9.4 Transformation properties of fields

10 Lagrangian field theory

10.1 Euler-Lagrange equations

10.2 Hamiltonian formulation

10.3 Scalar field

10.4 Complex scalar field

10.5 Lagrangian for the Maxwell field

10.6 Maxwell field + charged particle

11 Noether Theorem and conservation laws

11.1 General formulation

11.2 Translational invariance

11.3 Lorentz invariance

11.4 Energy-momentum tensor

11.5 Scalar field

11.5.1 Energy-momentum

11.5.2 Angular momentum

12 Gauge theory | scalar electrodynamics

12.1 Global gauge invariance

12.2 Local gauge invariance

13 Yang-Mills gauge theory

13.1 Global SU(2)-invariance

13.2 Local SU(2)-invariance

13.3 Gauge invariant Yang-Mills Lagrangian

13.4 Yang-Mills field equations

Literatura: (tylko po angielsku)

D. Griffith, Introduction to Electrodynamics, Cambridge University Press 2017

D. Jackson, Classical electrodynamics, Wiley

L. Lifshitz and L. Landau, Classical theory of fields,

P. Ramond, Field thoery: a modern primer,

F. Scheck, Classical Field Theory: On Electrodynamics, Non-Abelian Gauge Theories and Gravitation, Springer 2012.

Metody i kryteria oceniania: (tylko po angielsku)

Assessment methods:

- oral examination

Praktyki zawodowe: (tylko po angielsku)

Not applicable

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2020/21" (zakończony)

Okres: 2020-10-01 - 2021-02-21
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 45 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Dariusz Chruściński
Prowadzący grup: (brak danych)
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Ćwiczenia - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2021/22" (jeszcze nie rozpoczęty)

Okres: 2021-10-01 - 2022-02-20
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 45 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Dariusz Chruściński
Prowadzący grup: (brak danych)
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Ćwiczenia - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Egzamin
Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu.