Kursen innehåller grundläggande elektromagnetisk teori. För teori, problemlösning och modellering av elektromagnetiska fenomen används vektoranalys, differentialekvationer samt en PDE-lösare med namn Comsol Multiphysics där Maxwells ekvationer finns implementerade i en AC/DC Module. Vektoranalys kommer att repeteras under kursen och användningen av PDE-lösaren lärs ut i olika applikationer. I den elektromagnetiska teorin tar vi Coulombs lag som utgångspunkt för elektrostatiken och Biot-Savarts lag som utgångspunkt för magnetostatiken. Maxwells ekvationer härleds först för fallet med statiska fält och sedan allmänt tidsberoende. Både intergralformulering och PDE-formulering av teorin används. Elektriska och magnetiska material behandlas också.
Förväntade studieresultat
Efter genomgången kurs ska den studerande:
- ha tillägnat sig elektromagnetismens grunder och kunna tillämpa Maxwells ekvationer för att förklara olika fenomen,
- analytiskt kunna lösa vissa statiska och kvasistatiska elektromagnetiska problem,
- ha tillägnat sig matematiska/numeriska hjälpmedel inom vektoranalys,
- ha tillägnat sig kunskaper om PDE-modeller och kunna använda en PDE-lösare,
- för vissa typer av statiska eller kvasistatiska elektromagnetiska fenomen kunna numeriskt modellera dessa,
- ha utvecklat sin förmåga att redovisa problemlösningar.
Behörighetskrav
Univ: 5FY059 Mekanik, relativtetsteori och experimentell metodik, samt 5MA010 Flervariabelanalys och 5MA054 Differentialekvationer eller motsvarande.
Undervisningens upplägg
Undervisningen bedrivs i form av föreläsningar, gruppdiskussioner (där också PDE-lösaren utgör ett viktigt instrument), räkneövningar och laborationer. En gruppdiskussion som behandlar didaktiska aspekter på elektromagnetism erbjuds i första hand studenter som tänker bli lärare. Laborationerna är obligatoriska.
I kursens gruppdiskussioner ingår ett antal exempel där vi (1) startar med ett statiskt eller kvasistatiskt elektromagnetiskt fenomen, (2) reducerar Maxwells ekvationer genom symmetri och härleder lämplig PDE, (3) ansätter fysikaliska randvillkor, (4) identifierar motsvarande PDE i AC/DC Module, (5) löser problemet numeriskt för att sedan (6) studera lösningen och återkoppla till det elektromagnetiska fenomentet. Presentationen av teorin sker på ett sätt som är ägnat att stödja detta sätt att arbeta.
Under kursen ska studenten ges tillfälle att utvärdera kursens mål, värdera och bedöma hur kursen administrerats och hur kurstiden disponerats, utvärdera formerna för kunskapsredovisning samt ge synpunkter på kurslitteratur och övrigt undervisningsmaterial. Dessutom ska studenten ges möjlighet att värdera sin egen arbetsinsats.
Examination
Examinationen sker dels genom muntliga och skriftliga redovisningar under kursens gång, dels genom ett skriftligt prov vid kursens slut. På de skriftliga och muntliga redovisningarna sätts normalt betyget Underkänd (U) eller Godkänd (G). På det skriftliga provet sätts betyget Underkänd (U), Godkänd (G) eller Väl godkänd (VG).
På hela kursen ges något av betygen Underkänd (U), Godkänd (G) eller Väl godkänd (VG). För att bli godkänd på hela kursen krävs att muntliga och skriftliga redovisningar är godkända samt att det skriftliga provet är godkänt.
Studerande som två gånger har underkänts i prov, har rätt att hos styrelsen för institutionen för fysik begära att annan lärare utses att bestämma betyg åt henne/honom vid förnyat prov. Den som godkänts i ett prov får ej undergå förnyat prov för högre betyg.
TILLGODORÄKNANDE
Tillgodoräknande prövas individuellt.
Litteratur
Giltig från:
2007 vecka 35
Hultqvist Klas Elektricitet och magnetism från början Lund : Studentlitteratur : 2004 : 446 s. : ISBN: 91-44-03396-6 (inb.) Se Umeå UB:s söktjänst
