Kursplan för Elektromagnetism

Electromagnetism

Det finns en senare version av kursplanen.

Kursplan

  • 10 högskolepoäng
  • Kurskod: 1FA603
  • Utbildningsnivå: Grundnivå
  • Huvudområde(n) och successiv fördjupning: Fysik G1F

    Förklaring av koder

    Koden visar kursens utbildningsnivå och fördjupning i förhållande till andra kurser inom huvudområdet och examensfordringarna för generella examina:

    Grundnivå
    G1N: har endast gymnasiala förkunskapskrav
    G1F: har mindre än 60 hp kurs/er på grundnivå som förkunskapskrav
    G1E: innehåller särskilt utformat examensarbete för högskoleexamen
    G2F: har minst 60 hp kurs/er på grundnivå som förkunskapskrav
    G2E: har minst 60 hp kurs/er på grundnivå som förkunskapskrav, innehåller examensarbete för kandidatexamen
    GXX: kursens fördjupning kan inte klassificeras.

    Avancerad nivå
    A1N: har endast kurs/er på grundnivå som förkunskapskrav
    A1F: har kurs/er på avancerad nivå som förkunskapskrav
    A1E: innehåller examensarbete för magisterexamen
    A2E: innehåller examensarbete för masterexamen
    AXX: kursens fördjupning kan inte klassificeras.

  • Betygsskala: Underkänd (U), godkänd (3), icke utan beröm godkänd (4), med beröm godkänd (5)
  • Inrättad: 2012-03-08
  • Inrättad av: Teknisk-naturvetenskapliga fakultetsnämnden
  • Reviderad: 2014-04-28
  • Reviderad av: Teknisk-naturvetenskapliga fakultetsnämnden
  • Gäller från: vecka 32, 2014
  • Behörighet: Geometri och analys II (kurv- och ytintegraler), Beräkningsvetenskap KF/I (MATLAB), Mekanik KF/I (kraft, energi, partikelrörelse).
  • Ansvarig institution: Institutionen för fysik och astronomi

Beslut och riktlinjer

Kunskaper behövs i vektoranalys (Gauss och Stokes satser) från Geometri och analys III, som med fördel läses parallellt med första halvan av kursen.

Mål

Efter godkänd kurs skall studenten kunna

  • formulera matematiska modeller av ett givet elektromagnetiskt system
  • utföra elektriska och magnetiska fältberäkningar för utvalda geometrier och randvillkor
  • härleda, förklara och beräkna statiska och tidsberoende strömmar i kretsar innehållande resistanser, kapacitanser och induktanser
  • ge exempel på och kunna förklara elektromagnetiska fenomen och elektriska kretsar, samt enkla elektriska apparaters principer och funktion
  • redogöra för hur elektromagnetiska vågor flyttar energi från en plats till en annan
  • planera och genomföra mätningar på elektromagnetiska kretsar med de vanligaste elektriska mätinstrumenten

Innehåll

Elektrostatik: elektrisk laddning, Coulombs lag, elektrisk fältstyrka och potential, Poissons och Laplaces ekvationer, Gauss sats, elektriska dipoler, potential och fält från elektrisk dipol, kapacitans, polarisation, dielektrika, D-fältet, brytning av fält vid gränsyta, spegling, elektrostatisk energi samt kondensatorer.
Magnetiska fält: B-fältet, magnetisk kraftverkan, Biot-Savarts lag, magnetiska dipoler, magnetisk polarisation, H-fältet, brytning av fält vid gränsyta, dia-, para- och ferromagnetism, hysteresis, magnetiska kretsar, permanenta magneter samt Amperes lag.

Beräkningsverktyg: divergens och rotation av vektorfält, identiteter för grad, div, och rot i olika koordinatsystem, tillämpning av Stokes och Gauss satser för elektromagnetiska fält samt numerisk behandling av fält och kretsar.
Elektromagnetiska fält: tidsberoende elektromagnetiska fält, fältenergi, Maxwells ekvationer på differentialform, skalär- och vektorpotential, elektromagnetiska vågor, vågekvationen, Poyntingvektorn, reflektion av vågor samt dipolstrålning.

Elektrisk ström och kretsteori: strömtäthet, kontinuitetsekvationen, Ohms lag, Kirchhoffs lagar, Joules lag, elektromotorisk spänning (EMS), upp- och urladdning av kondensator.
Diskreta kretsar, vanligt förekommande komponenter och deras egenskaper, kretsanalys samt tvåpoler.

Elektromagnetisk induktion: Lenz lag, Faradays lag, självinduktion, det magnetiska fältets energi, ömsesidig induktans samt LR-kretsar.

Växelström: komplexa metoden (jω-metoden) och visare, resonanskretsar, LRC-kretsar samt vanligt förekommande komponenter och deras egenskaper. Aktiv, reaktiv och skenbar (komplex) effekt. Orientering om trefassystem.
Elektrisk allmänkunskap: principer för elektriska motorer och generatorer, transformatorn samt orientering om elsäkerhet.

Undervisning

Föreläsningar, lektionsövningar och laborationer. Lektionsövningar med problemlösning i mindre grupper kan förekomma, liksom övningar i datasal. På kursen förekommer ämnesintegrerad kommunikationsträning med återkoppling och självvärdering.

Examination

Obligatoriska inlämningsuppgifter (2 hp)
Skriftlig tentamen (6 hp)
Godkänd laborationskurs (2 hp)

Versioner av kursplanen

Litteratur

Litteraturlista

Gäller från: vecka 24, 2019

  • Purcell, Edward M.; Morin, David J. Electricity and magnetism

    Third edition.:

    Se bibliotekets söktjänst

    Obligatorisk

  • Nordling, Carl; Österman, Jonny Physics handbook for science and engineering

    8., [rev.] ed.: Lund: Studentlitteratur, 2006

    Se bibliotekets söktjänst

    Obligatorisk

Versioner av litteraturlistan