Elektroteknikens grunder III: Fältteori

10 hp

Kursplan, Grundnivå, 1TE669

Kod
1TE669
Utbildningsnivå
Grundnivå
Huvudområde(n) med fördjupning
Teknik G1F
Betygsskala
Med beröm godkänd, icke utan beröm godkänd, godkänd, underkänd
Fastställd av
Teknisk-naturvetenskapliga fakultetsnämnden, 13 februari 2019
Ansvarig institution
Institutionen för elektroteknik

Behörighetskrav

Elektroteknikens grunder I: Komponenter och kretsar samt Algebra och vektorgeometri/Algebra och geometri. Elektroteknikens grunder II: Kretsteori samt Funktionslära för ingenjörer/Envariabelanalys ska vara genomgångna.

Mål

Syftet med kursen är att studenten ska tillägna sig grundläggande kunskaper i elektromagnetism, innefattande Maxwells ekvationer och konsekvenserna av dessa i olika material. Elektromagnetisk strålning behandlas översiktligt.

Efter godkänd kurs ska studenten kunna

  • förklara vad elektriska och magnetiska fält har för ursprung och verkan,
  • beräkna elektriska fält och potentialer samt magnetiska fält utifrån kända laddningsfördelningar och strömmar,
  • förklara och i enklare fall beräkna hur dielektriska och ledande material påverkar elektriska fält och potentialer,
  • förklara och i enklare fall beräkna hur ferromagnetiska material samt ledande material påverkar magnetiska fält,
  • förklara begreppen kapacitans och induktans i fältbilden och i enklare fall beräkna kapacitanser och induktanser utifrån geometriska data,
  • beräkna elektromagnetiska krafter och arbete,
  • förklara induktion och beräkna inducerade spänningar samt förklara skineffekten,
  • förklara förskjutningsströmtätheten,
  • härleda vågekvationen samt beskriva dess lösningar i ett par enkla fall.

Innehåll

Maxwells ekvationer, ursprung och verkan av elektriska och magnetiska fält, elektrisk laddning, vektorfält, integraler som summa, elektriskt fält och potential från laddningsfördelningar, att rita elektriska fält, elektriska potentialer och magnetiska fält, superpositionsprincipen, samband mellan elektriskt fält och elektrisk potential, gradienten, cylindriska koordinater, rep. av skalärprodukt och kryssprodukt, elektromagnetiska krafter och arbete, flödet av vektorfält, Gauss lag för elektriska fält på integralform, resistans, ledningsförmåga, strömtäthet, Ohms lag, laddningsutbredning i ledande material, elektriska fält i dielektrikum och relativ permittivitet, kapacitans och kondensatorapproximationen, speglingsmetoden, magnetiska fält, Lorentzkraften, Biot-Savarts lag, Gauss lag för magnetiska fält, Amperes lag på integralform, ferromagnetism, diamagnetism, paramagnetism, relativ permeabilitet, hysteres och permanentmagneter, övergång till magnetiska kretsar, mymetaller och magnetisk skärmning, Halleffekten, magnetiska krafter i luftgap, Faradays lag, rörelseEMK, Lenz lag, ömsesidig induktans, självinduktans, virvelströmmar och laminering, skärmning av högfrekventa magnetiska fält, speglingsmetoden för magnetiska fält (induktion), förskjutningsströmtäthet, coronaeffekter, dielektrisk hållfasthet, skineffekt och inträngningsdjup. Vågekvationen.

På översiktlig nivå behandlas dessutom: elektromagnetisk strålning, Poyntingvektorn, elektromagnetism i elektriska kretsar, magnetisk vektorpotential, rotation och divergens, Helmholtz teorem, Laplaces och Poissons ekvationer, Gauss sats och Stokes sats (matematiskt), jordens magnetfält, dielektrisk konstant och ledningsförmåga för några vanliga material, vissa (förenklade) räknetekniska detaljer såsom ytintegraler och kurvintegraler, elektrostatisk och magnetostatisk energi, elektriskt och magnetiskt dipolmoment, supraledare, elektreter och multipelledare.

Undervisning

Föreläsningar, räkneövningar, inlämningsuppgifter och laborationer.

Examination

Skriftlig tentamen vid kursens slut (7 hp) samt inlämningsuppgifter och laborationer (3 hp).

​Om särskilda skäl finns får examinator göra undantag från det angivna examinationssättet och medge att en student examineras på annat sätt. Särskilda skäl kan t.ex. vara besked om särskilt pedagogiskt stöd från universitetets samordnare för studenter med funktionsnedsättning.

Övriga föreskrifter

Kursen kan inte tillgodoräknas i examen tillsammans med 1TE645, Elektroteknikens grunder II.

FÖLJ UPPSALA UNIVERSITET PÅ

facebook
instagram
twitter
youtube
linkedin