205 - Ηλεκτρομαγνητισμός (205)

Το μάθημα καλύπτει το θεωρητικό υπόβαθρο που απαιτείται για την κατανόηση των θεμελιωδών αρχών της ηλεκτροστατικής, της μαγνητοστατικής και των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Μετά την ολοκλήρωση του μαθήματος οι φοιτητές θα είναι σε θέση να κατανοήσουν τις έννοιες του πεδίου, τα ηλεκτροστατικά φαινόμενα στη φύση και διάφορες ηλεκτρονικές συσκευές (κεραυνοί, διαφορά δυναμικού, δίοδος pn, τρίοδος, κλωβός Faraday, αλεξικέραυνο, πυκνωτής, ρεύμα), τα μαγνητοστατικά φαινόμενα στη φύση και διάφορες ηλεκτρονικές συσκευές (πηγές μαγνητοστατικού πεδίου, ρεύμα, πηνίο, ενέργεια μαγνητικού πεδίου), τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα και τα χαρακτηριστικά τους (αλληλεπίδραση χρονικά μεταβαλλόμενου ηλεκτρικού πεδίου με μαγνητικό πεδίο, εξισώσεις του Maxwell, ενέργεια ηλεκτρομαγνητικού κύματος, πίεση ηλεκτρομαγνητικού κύματος, εφαρμογές στην οπτική και τα laser).

Εργαστηριακό μάθημα 

Περιγραφή:

Το εργαστηριακό μέρος του μαθήματος παρέχει στους φοιτητές τη θεωρητική περιγραφή και την πειραματική εξάσκηση σε θεματικές περιοχές του Ηλεκτρομαγνητισμού που καλύπτονται από τις παρακάτω εργαστηριακές ασκήσεις:

Εργαστηριακές ασκήσεις ηλεκτρισμού

1η Άσκηση: Φόρτιση – εκφόρτιση πυκνωτή

2η Άσκηση: Γέφυρα Wheatstone

3η Άσκηση: Διαφορά δυναμικού

Εργαστηριακές ασκήσεις μαγνητισμού

4η Άσκηση: Συντελεστή αυτεπαγωγής σωληνοειδούς

5η Άσκηση: Φαινόμενο Hall

6η Άσκηση: Μετασχηματιστής – Μεταφορά ηλεκτρικής ισχύος

Επιδιωκόμενα μαθησιακά αποτελέσματα του εργαστηρίου:
Στο τέλος αυτού του μαθήματος ο/η φοιτητής/τρια:
1. θα έχει εξοικειωθεί με τα βασικά όργανα
2. θα έχει μάθει να σχεδιάζει κατάλληλα κυκλώματα
3. θα έχει μάθει να τα πραγματοποεί
4. θα έχει μάθει να παίρνει τις απαραίτητες μετρήσεις
5. θα έχει συνειδητοποιήσει την άμεση εφαρμογή των θεωρητικών του γνώσεων.

Δεξιότητες:
Στο τέλος αυτού του μαθήματος ο φοιτητής θα έχει περαιτέρω αναπτύξει τις ακόλουθες δεξιότητες:
1. Ικανότητα να επιδεικνύει γνώση και κατανόηση των ουσιωδών δεδομένων, εννοιών, αρχών και θεωριών που σχετίζονται με τον Ηλεκτρομαγνητισμό.
2. Ικανότητα να εφαρμόζει αυτήν τη γνώση και κατανόηση στην αναζήτηση τρόπων επίτευξης του τελικού στόχου που επιδιώκεται μέσω κάθε προτεινόμενης άσκησης.
3. Ικανότητα να υιοθετεί και να εφαρμόζει την προτεινόμενη μεθοδολογία.
4. Δεξιότητες στην επιλογή, χρήση και διερεύνηση των δυνατοτήτων των οργάνων που απαιτούνται για τη πραγματοποίηση των ασκήσεων.
5. Ικανότητα να αλληλεπιδρά με άλλους σε προβλήματα Φυσικής ή διεπιστημονικής φύσης.

Διδακτικές και μαθησιακές μέθοδοι:
Πλήρης πραγματοποίηση των εργαστηριακών ασκήσεων με έντονη την προσωπική συμμετοχή κάθε φοιτητή στο σχεδιασμό και την υλοποίηση των απαραιτήτων κυκλωμάτων. Στην 2-ωρη διάρκεια κάθε άσκησης οι φοιτητές, σε ομάδες των 4-5 ατόμων, σχεδιάζουν, πραγματοποιούν τα απαραίτητα κυκλώματα, λαμβάνουν τις απαιτούμενες μετρήσεις, τις επεξεργάζονται, κάνουν τις ενδεικνυόμενες γραφικές παραστάσεις και υπολογίζουν τα φυσικά μεγέθη που αποτελούν το σκοπό της άσκησης.

Μέθοδοι αξιολόγησης:
1) Γραπτή εξέταση στη μέση του εξαμήνου (πρόοδος, 20% του τελικού βαθμού); 2) Γραπτή εξέταση στο τέλος του εξαμήνου (40% του τελικού βαθμού με πρόοδο ή 60% του τελικού βαθμού χωρίς πρόοδο); 3) Γραπτή εξέταση στη θεωρία των εργαστηριακών ασκήσεων (20% του τελικού βαθμού); 4) Παράδοση γραπτής εργασίας για κάθε εργαστηριακή άσκηση (20% του τελικού βαθμού).  

Χρήση Τεχνολογιών, Πληροφορίας & Επικοινωνιών:

• Σύστημα Διαχείρισης Ηλεκτρονικών Μαθημάτων (eclass).
• Χρήση λογισμικού παρουσιάσεων διαφανειών.
• Χρήση βασικών οργάνων εργαστηρίου και παλμογράφου.
• Ηλεκτρονική επικοινωνία με τους φοιτητές.