Elektromagnetismens grunder, 6 hp

Innehåll

Kursen behandlar grundläggande elektromagnetism där elektrostatiken, med Coulombs lag, är utgångspunkt. Det elektriska fältet definieras och elektrostatiska fältekvationer härleds. Ledare behandlas både statiskt och med stationär strömtäthet. Isolatorer ges en makroskopisk behandling i termer av elektrisk dipoltäthet. Matematiskt bestäms de elektriska fälten av partiella differential-ekvationer med randvillkor. Den magnetostatiska teorin behandlas analogt med elektrostatiken, utgångspunkten är Lorentz kraft och Biot-Savarts lag. Magnetfältet definieras och de magneto-statiska fältekvationerna härleds. Magnetiska material ges en makroskopisk behandling i termer av magnetisk dipoltäthet. Slutligen generaliseras teorin och detta leder fram till Maxwells ekvationer. Vid datorlaborationer används programvara för att lösa elektrostatiska fältekvationer och elektrostatiska fält representeras grafiskt. Kursen omfattar en teoridel om 4,0 hp, en experimentell laborationsdel om 1,5 hp samt en datorlaborationsdel om 0,5 hp.

Förväntade studieresultat

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

• redogöra för beskrivningen av elektriska och magnetiska fenomen i vakuum och i elektriska och magnetiska material,
• använda elektromagnetisk teori för att lösa problem i naturvetenskap och teknologi t.ex. för att beräkna elektrisk energi, kapacitans och resistans.

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

• beräkna statiska elektriska och magnetiska fält ur Coulombs lag och Biot-Savarts lag för kraftverkan mellan stillastående punktladdningar respektive mellan stillastående strömslingor,
• härleda ekvationer för tidsoberoende elektromagnetiska fält (det vill säga statiska Maxwells ekvationer) och använda ekvationerna i form av Gauss och Amperes lagar för att beräkna elektromagnetiska fält,
• lösa partiella differentialekvationer med randvillkor för att kunna hantera elektrostatiska fenomen,
• använda programvara för att numeriskt studera elektrostatiska problem som saknar enkla analytiska lösningar,
• grafiskt representera elektrostatiska fält,
• genomföra grundläggande experimentella och numeriska undersökningar i elektromagnetism och kunna presentera resultaten skriftligt på engelska.

Behörighetskrav

För tillträde till kursen krävs Fysikaliska modellers matematik (5FY031, 10,5 hp) eller motsvarande.

Undervisningens upplägg

Undervisningen bedrivs i form av lektionsundervisning, räkneövningar samt handledning vid laborationer. Laborationerna, både experimentella laborationer och datorlaborationer, 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 (3), Icke utan beröm godkänd (4) eller Med beröm godkänd (5).

På hela kursen sätts något av betygen Underkänd (U), Godkänd (3), Icke utan beröm godkänd (4) eller Med beröm godkänd (5). 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.

Tillgodoräknande prövas individuellt.

Övriga föreskrifter

Kursen ersätter den tidigare kursen Elektromagnetismens grunder B (5FY016) och kan inte tas med i examen tillsammans med denna.