Fysik GR (B), Elektromagnetisk fältteori, 7,5 hp

Syfte

Att studenten ska inhämta de kunskaper i elektromagnetismens grunder som krävs för studier i fysik och i tillämpade elektrotekniska ämnen. Med elektromagnetismens grunder avses här den begreppsmängd, både av fysikalisk och matematisk art, som leder fram till och inkluderar Maxwells ekvationer i vakuum såväl som i materia. Syftet är vidare att studenten ska utveckla färdigheter i att lösa problem av grundläggande slag.

Lärandemål

Efter fullgjord kurs ska studenten:
- kunna redogöra för de fysikaliska begrepp som ingår i kursen;
- kunna redogöra för innebörden av de samband och lagar som utgör kursens kärna;
- kunna redogöra för den fysikaliska innebörden av Maxwells ekvationer och hur dessa tillämpas i den matematiska analysen av system med hög symmetri;
- kunna, med hjälp av formelsamling, välja metod och tillvägagångssätt för att lösa enklare problem inom den praktiska (ingenjörsmässiga) tillämpningen av den elektromagnetiska fältteorin;
- kunna klart redogöra för förda resonemang, införda storheter och resultat vid problemlösning, samt kunna bedöma resultatens rimlighet;
- kunna ge en muntlig, pedagogiskt acceptabel redogörelse för mer avancerade tillämpningar av Maxwells ekvationer efter att ha studerat en sådan (exempelvis elektromagnetisk strålningsutbredning).

Innehåll

Repetition av vektoranalys (gradient, divergens, rotation, divergensteoremet, Stokes teorem, cylindriska och sfäriska koordinater, deltafunktion, Helmholtz teorem), elektriska fält och fältlinjer, Coulombs lag, Gauss lag, elektrisk potential, Poissons ekvation, elektrostatisk energi för diskreta och kontinuerliga laddningfördelningar, ideala metalliska ledare, inducerad laddning, spegelladdningar, dielektriska material, linjära dielektrika, elektrisk dipol och polarisation, elektriska fältet i polariserade material, elektriska förskjutningsvektorn, energin i dielektriska system, magnetiska fält och fältlinjer, Lorentzs lag, strömtäthet, Biot-Savarts lag, Ampères lag, magnetisk dipol, magnetisering, magnetiska fält i materia, H-fältet, magnetisk susceptibilitet och permeabilitet, elektromotorisk kraft (emf), magnetiskt flöde, flödesregeln, Lenz lag, inducerade elektriska fält, Faradays lag, induktans, energin i magnetiska fält, förskjutningsström, Maxwells ekvationer i vakuum och i materia.

Behörighet

Fysik GR (A), Elektromagnetism och vågrörelselära A, 7,5 hp; och Matematik GR (B), Analys IV, 7,5 hp, alt. Matematik GR (B), Flervariabelanalys, 7,5 hp.

Urvalsregler

Urval sker i enlighet med Högskoleförordningen och den lokala antagningsordningen.

Undervisning

Mestadels räkneövningar. Dessutom föreläsning på vissa delar av kursen efter studenternas önskemål. I övrigt självstudier.

Examination

6,0 hp, Tentamen.
Normalt i form av skriftlig examination.

1,5 hp, Uppgift.
Muntlig redogörelse för elektromagnetisk strålningsutbredning med tillämpningar inom grundläggande optik (se punkten Övrigt).
Betyg U eller G.


För att få ett godkänt slutbetyg på kursen skall båda delmomenten ovan vara godkända. Slutbetyget baseras på en sammanvägd bedömning av hur väl lärandemålen har klarats av.
Betygskriterier för ämnet finns på www.miun.se/betygskriterier.

Betygsskala

På kursen ges något av betygen A, B, C, D, E, Fx och F. A - E är Godkänt, Fx och F är underkänt.

Övrig information

Studenten skall, på egen hand eller som del av ett grupparbete, på ett pedagogiskt acceptabelt sätt muntligt redovisa delar av Kap. 9 i kursboken, som handlar om tillämpningen av Maxwells ekvationer på elektromagnetisk strålningsutbredning i vakuum och i materia, vilket bl.a. leder till välkända formler för ljusets brytning och reflektion inom den geometriska optiken.