Elektrodynamik med vektoranalys, 7,5 hp

Innehåll

Kursens syfte är att förmedla fördjupade kunskaper om elektromagnetism. Kursen inleds med vektoranalys i olika koordinatsystem och metoder för att lösa randvärdesproblem inom elektrostatiken. Kursen fortsätter med en genomgång av elektrostatiska och magnetostatiska problem och därefter behandlas elektromagnetisk induktion samt Faradays lag. Maxwells ekvationer härleds och studeras i det allmänna tidsberoende fallet. Laddningens och energins bevarande diskuteras vid härledning av kontinuitetsekvationen och Poyntings teorem. Därefter behandlas elektromagnetiska vågor i vakuum och i materia. Elektromagnetiska vågor i vågledare studeras. Kursen avslutas med en introduktion till strålningsteori där dipolstrålning behandlas. I samband med detta införs de retarderade potentialerna och dessa utnyttjas för att bestämma dipolstrålning. Elektromagnetiska problemställningar modelleras och löses med hjälp av programmet Comsol Multiphysics inom kursens laborationsdel. Kursen omfattar en teoridel om
6,5 hp och en datorlaborationsdel om 1 hp.

Förväntade studieresultat

För att uppfylla målen för kunskap och förståelse ska den studerande efter genomgången kurs kunna:
 

• redogöra för grundläggande elektromagnetisk teori i termer av Maxwells ekvationer, konserveringslagar och Poyntings teorem,
• beskriva grundläggande elektromagnetiska fenomen som t.ex. induktion och förskjutningsström,
• förklara grundläggande egenskaper hos elektromagnetiska vågor i vakuum, i materia och i vågledare.

För att uppfylla målen för färdighet och förmåga ska den studerande efter genomgången kurs kunna:
 

• lösa elektromagnetiska problem inom centrala områden som t.ex. ömsesidig induktans, självinduktans, reflektion och transmissionskoefficienter för elektromagnetiska vågor,
• använda begreppen elektromagnetiska potentialer och retarderade potentialer för att analysera elektromagnetisk strålning,
• använda programmet Comsol Multiphysics för att numeriskt lösa elektromagnetiska problem.

För att uppfylla målen för värdering och förhållningssätt ska den studerande efter genomgången kurs kunna:
 

• visa förmåga att göra bedömningar med hänsyn till vetenskapliga och etiska aspekter vid presentation av resultat vid laborativt arbete.

Behörighetskrav

För tillträde krävs kurserna Elektromagnetism (5FY139, 6 hp) och Vågrörelselära (5FY141, 6 hp) eller motsvarande.

Undervisningens upplägg

Undervisningen bedrivs i form av lektionsundervisning, räkneövningar samt handledning vid datorlaborationer. Laborationerna är obligatoriska.
 
Student som missat eller inte kunnat slutföra ett obligatoriskt utbildningsmoment vid kurstillfället ska beredas möjlighet att slutföra det vid ett senare kurstillfälle. För mer information, se Regler och riktlinjer för betyg och examination, dnr: 500-4-05.

Examination

Kunskapsredovisningen sker dels i form av muntlig och skriftlig rapportering av laborationer, dels i form av ett prov vid kursens slut. Provet är normalt skriftligt. På rapporter sätts något av betygen Underkänd (U) eller Godkänd (G). Vid det avslutande provet sätts något av betygen Underkänd (U), Godkänd (G) eller Väl godkänd (VG).

På hela kursen sätts något av betygen Underkänd (U), Godkänd (G) eller Väl godkänd (VG). För att bli godkänd på hela kursen krävs att samtliga prov och obligatoriska moment är godkända. Den som godkänts i ett prov får ej undergå förnyat prov för högre betyg.

En student som utan godkänt resultat har genomgått två prov för en kurs eller en del av en kurs, har rätt att få en annan examinator utsedd, om inte särskilda skäl talar emot det (HF 6 kap. 22 §). Begäran om ny examinator ställs till prefekten för Institutionen för fysik. För mer information, se Regler och riktlinjer för betyg och examination, dnr: 500-4-05.

Student har rätt att få prövat om tidigare utbildning eller motsvarande kunskaper och färdigheter förvärvade i yrkesverksamhet kan tillgodoräknas för motsvarande utbildning vid Umeå universitet. Ansökan om tillgodoräknande skickas in till Studentcentrum/Examina. Mer information om tillgodoräknande finns på Umeå universitets studentwebb, www.student.umu.se, och i högskoleförordningen (6 kap). Ett avslag på ansökan om tillgodoräknande kan överklagas (Högskoleförordningen 12 kap) till Överklagandenämnden för högskolan. Detta gäller såväl om hela som delar av ansökan om tillgodoräknande avslås.

Övriga föreskrifter

Kursen ersätter den tidigare kursen Elektrodynamik med vektoranalys C 7,5 hp (5FY014) och kan inte tas med i examen tillsammans med denna.