Kaisa_2012_3_photo by Veikko Somerpuro

Tentti on tarkoitettu niille opiskelijoille, jotka ovat ilmoittautuneet (ja sen myötä saaneet opinto-oikeuden) tälle kurssille.

Aikataulu

PäivämääräAikaOpetuspaikka
Pe 17.4.2020
12:00 - 16:00

Kuvaus

Suositeltavat esitiedot: FYS1002 Vuorovaikutukset ja aine sekä FYS1011 Matemaattiset apuneuvot II.

Suositellaan kurssien FYS1012 Matemaattiset apuneuvot III ja FYS1005 Fysiikan perusopintojen laboratoriotyöt samanaikaista suorittamista.

Opiskelija osaa määrittää staattisien varausjakaumien aiheuttaman sähkökentän voimakkuuden ja sähkökentän potentiaalin. Osaa määrittää virtajakaumien aiheuttaman magneettivuon tiheyden. Ymmärtää kuinka sähkökentän voimakkuus käyttäytyy väliaineessa. Osaa käsitellä virtapiirejä, joissa on vastuksia ja kondensaattoreita. Osaa kirjoittaa varatun hiukkasen liikeyhtälön ulkoisessa sähkö- ja magneettikentässä. Osaa laskea pinta ja tilavuusintegraaleja kenttien määrittämiseksi. Osaa laskea viiva-integraalin annettua reittiä pitkin. Hallitsee osittaisderivaatan.

  • Sähkökentän voimakkuus, Coulombin laki. Superpositioperiaate ja sähköisen dipolin kenttä.
  • Polarisaatioilmiö, eriste ja johde sähkökentässä.
  • Jatkuvien varausjakaumien sähkökenttien laskennallinen määrittäminen (varattu sauva, taso tai pallokuori). Sähkökentän numeerinen laskeminen varausjakaumasta.
  • Sähkökentän potentiaali ja jännite. Sähkökentän potentiaali ja energiatiheys tyhjiössä, eristeessä ja johteessa. Potentiaalin analyyttinen (ja numeerinen) määritys jatkuville varausjakaumille.
  • Magneettivuon tiheys sekä biotin ja savartin laki. Virtajakaumien synnyttämän magneettivuon tiheyksien analyyttinen määrittäminen (suora johdin ja virtasilmukka).
  • Sähkö- ja magneettikenttien koordinaatistomuunnokset.
  • Yksinkertaiset tasavirtapiirit ja RC virtapiirit, kondensaattorin lataaminen ja purku – differentiaaliyhtälö ja sen ratkaisut. Virtalähteen rooli virtapiirissä.
  • Magneettinen dipoli, Lorentz voima, Hallin ilmiö. Magneettinen dipoli ulkoisessa magneettikentässä: magneettinen momentti ja magneettinen potentiaalienergia

Kurssikirjana toimii Chabay and Sherwood: Matter & Interactions, luvut 14-21.

Vaihtoehtoiseksi materiaaliksi ja oheislukemistoksi sopivat esimerkiksi:

  • Knight: Physics for scientists and engineers, a strategic approach
  • Giancoli: Physics for scientists & engineers
  • Young & Freedman: University physics
  • Kurki-Suonio: Vuorovaikutuksista kenttiin

Viikottaiset luennot, opiskelijan itsenäinen työskentely, viikoittain palautettavat laskuharjoitukset, joita lasketaan osittain laskupajoissa assistenttien tuella pienryhmissä ja osittain itsenäisesti. Laskuharjoitukset palautetaan assistenteille jotka pisteyttävät ne. Kurssin kokonaistyömäärä on 135 tuntia.

Arvosanan määräytyminen (Fysiikan perusopetuksen pelisäännöt).

Kurssi suoritetaan joko arvosteltavaksi palautettavilla laskuharjoituksilla ja kurssikokeella tai vaihtoehtoisesti laitostentillä.