Kaisa_2012_3_photo by Veikko Somerpuro

Enrol
18.12.2019 at 08:00 - 7.1.2020 at 23:59

Timetable

Description

Opintojaksosta vastaa fysikaalisten tieteiden kandiohjelma.

  • FYS1001 Vuorovaikutukset ja kappaleet, FYS1002 Vuorovaikutukset ja aine, FYS 1003 Sähkömagnetismi, FYS1004 Säteilykentät ja fotonit
  • FYS1010 Matemaattiset apuneuvot I, FYS1011 Matemaattiset apuneuvot II, FYS1012 Matemaattiset apuneuvot II
  • FYS2010 Fysiikan matemaattiset menetelmät Ia, FYS2011 Fysiikan matemaattiset menetelmät IB

Erittäin suositeltavaa ottaa viimeistään samalla lukukaudella kurssit

  • FYS2012 Fysiikan matemaattiset menetelmät IIa
  • FYS2013 Fysiikan matemaattiset menetlmät IIb

Opintojakson suorittanut osaa kirjoittaa Maxwellin yhtälöt differentiaalimuodossa unissaankin. Hän osaa ratkaista sähkö- ja magnetostatiikan keskeisiä ongelmia riittävän symmetrisissä tapauksissa soveltaen Laplacen yhtälöä, käyttäen kuvavarausmenetelmää ja sähkö ja magneettikenttien rajapintaehtoja. Oppilas osaa soveltaa vektrorianalyysin keskeisiä menetelmiä (divergenssi, roottori, Gaussin ja Stokesin lauseet) sähkömagnetismin ongelmiin. Hän osaa konstruoida sähkömagneettisen kentän energian lausekkeet ja pystyy tarkastelemaan energian säilymistä Poyntingin teoreeman avulla. Hän osaa soveltaa Faraday lakia sähkömagneettisen induktion tarkasteluun ja pystyy selittämään kentänmuutosvirran idean Ampèren ja Maxwellin laissa.

  • Staattinen sähkökenttä (Gaussin laki, sähköinen dipoli, Laplacen yhtälön ratkaiseminen karteesissa, pallo- ja sylinterikoordinaatistoissa)
  • Sähkökenttä väliaineessa (sähköinen polariosituma, sähkövuon tiheys, dielektrisyys ja suskeptiivisuus, sähkökenttä eristeiden rajapinnalla)
  • Sähköstaattinen energia (varausjoukon potentiaalienergia, sähköstaattisen kentän energia, sähkökentän voimavaikutukset)
  • Staattinen magneettikenttä (sähkövirta, Biot'n ja Savartin laki, Ampèren laki, virtasilmukan magenettimomentti, magneettikentän potentiaaliesitys, Lorentzin voima)
  • Magneettikenttä väliaineessa (magnetoituma, magneettikentä voimakkuus, sukeptiivisuus ja permeabiliteetti, magneettikenttävektoreiden rajapintaehdot
  • Sähkömagneettinen induktio (Faradayn laki, itse- ja keskinäisinduktio)
  • Magneettinen energia (kytkettyjen virtapiirien energia, magneettinen energiatiheys, RLC-piiri, magneettikentän voimvaikutus virtapiireihin)
  • Maxwellin yhtälöt (siirrosvirta, Maxwellin yhtälöryhmä, sähkömagneettinen energia ja liikemäärä, Poynting teoreema, aaltoyhtälö tyhjiössä)

Kurssikirja: H. Koskinen, Elektrodynamiikka, Limes ry 2017 (luvut 1-9)

Suositeltavaa oheilukemistoa:

  • Reitz, Milford, Christie, Foundations of Electromagnetic Theory, Addison-Wesley (useita painoksia)
  • Feynman, Leighton, Sands, The Feynman lectures on Physics, Vol II, Addison-Wesley (avoin verkkoversio http://feynmanlectures.caltech.edu)
  • Jackson, Classical Electrodynamics, Wiley (useita painoksia)

Käytetään normaalia arvosteluasteikkoa 0 - 5. Kotitehtävät määräävät 25% loppuarvosanasta.

Kurssi opetetaan 7 viikon mittaisena luentokurssina, joihin liittyy viikottaiset laskuharjoitukset. Kurssi on mahdollista suorittaa etänä lukemalla kurssikirja, palauttamalla kotitehtävät assistenteille sähköisesti.

Kurssin suoritus muodostuu arvosteltavista laskuharjoitustehtävistä sekä loppukokeesta. Luennoitsijan kanssa sopien kurssin voi suorittaa myös suoraan tentissä.