FY534: Elektromagnetisme (10 ECTS)

STADS: 07013101

Niveau
Bachelorkursus

Undervisningsperiode
Kurset er placeret i forårssemesteret.

Ansvarlige undervisere
Email: hagedorn@cp3.sdu.dk
Email: mlomholt@sdu.dk

Yderligere undervisere
hofferberth@sdu.dk

Skemaoplysninger
Vis hele skemaet
Vis personligt skema for dette kursus.

Indgangskrav:
Ingen

Faglige forudsætninger:
Studerende, der følger kurset, forventes at:

• Have kendskab til calculus (MM536) og grundlæggende fysik (FY529).

Formål
Kurset har til formål at gøre den studerende fortrolig med fundamentale begreber indenfor elektromagnetiske teorier og fænomener.

Kurset giver et fagligt grundlag for at studere elektriske og magnetiske fænomener, samt emnet optik, der er placeret senere i den et-faglige fysikuddannelse.

• Give færdigheder i at undersøge fysiske fænomener teoretisk og eksperimentelt
• Give viden om fysikkens grundlæggende teoridannelser og eksperimentelle metoder
• Give kompetencer til at indgå i fagligt og tværfagligt samarbejde med en professionel tilgang på baggrund af erfaring med gruppebaseret projektarbejde

Målbeskrivelse

• genkalde grundlaget for elektriske og magnetiske felter, 
• kende de grundlæggende formler der beskriver vekselvirkningerne mellem elektriske  ladninger og kraften fra magnetiske felter på elektriske ladninger og strømme,
• beskrive funktionerne og anvendelserne af de mest almindelige elektriske komponenter I jævnstrømskredsløb,
• beskrive udtryk for et antal elektriske og magnetiske fænomener via matematiske modeller,
• beskrive elektriske og magnetiske egenskaber og opførsel af forskellige materialer,
• beskrive strøm og spænding I vekselstrømskredsløb,
• beskrive interferensfænomener mellem harmoniske bølger I en og to rumlige dimensioner,
• matematisk beskrive grundlæggende diffraktionsfænomener.

• udføre beregninger for elektriske felter og elektriske potentialer for forskellige ladningsfordelinger,
• forklare funktionen og anvendelserne af de mest almindelige komponenter i jævnstrømskredsløb,
• evaluere udtryk for magnetiske felter stammende fra jævn strøm I ledere,
• udføre beregninger af strømme og spændinger i vekselstrømskredsløb, herunder af impedansen for forskellige komponenter og forskellige kredsløbstyper,
• forklare den fysiske betydning af Maxwells ligninger og de størrelser, der indgå i dem,
• forklare hvordan et optisk mikroskop virker og skitsere afbildnings- og belysnings-strålegangen,
• udføre en matematisk beskrivelse af basale diffraktionsfænomener og forklare de fundamentale begrænsninger disse sætter på opløsningen af optiske instrumenter.

• analysere forskellige fænomener med elektriske og magnetiske felter og deres effekt på ladede partikler,
• analysere eksperimentelle opstillinger vist i kursuslærebogen,
• anvende geometrisk optik, analysere strålegangen i optiske systemer med op til to komponenter,
• udfærdige fyldestgørende rapporter over de foretagne eksperimenter, herunder diskussion af resultaterne.

Indhold

• Elektrisk ladning og elektriske felter. Coulombs lov og Gauss lov.
• Elektrisk potentiel energi og det elektriske potential.
• Elektriske materialeegenskaber.
• Kapacitans og jævnstrømskredsløb.
• Magnetiske felter og det magnetiske felt fra en strøm.
• Lorentzkraften på en elektrisk leder.
• Faradays induktionslov.
• Magnetiske egenskaber af materialer

• Jævnstrømskredsløb med modstand, kapacitor and emk.
• Måling af elektronens ladning med vandsplittende apparat, karakteristik af brændsels- og solceller.
• Magnetiske kræfter, magnetisk induction og kraftmoment på en magnetisk dipol.

• Induktans og vekselstrøm
• Maxwell ligningerne på integral og differentiel form (Elektromagnetiske bølger; Superpositions princippet)
• Lysbølger (Huygens princip: brydning og reflektion)
• Spejle og linser (optiske instrumenter, øjet, teleskopet og mikroskopet)
• Interferens fænomener
• Diffraktion (diffraktion og opløsningsevne)

• AC kredsløb med modstand, kapacitor og spole.
• Optik: linser, interferens og diffraction.

Litteratur

• Halliday, Resnick and Krane: Physics Volume 2, Fifth Edition, John Wiley and Sons, Inc..
• Udleverede noter.

Kursets hjemmeside
Dette kursus benytter e-learn (blackboard).

Forudsætningsprøver

1. Deltagelse i laboratorieøvelserne i del I er en forudsætning for at deltage i eksamensform a). Bestået/ikke-bestået, intern censur ved underviser. (07013162).
2. Deltagelse i laboratorieøvelserne i del II er en forudsætning for at deltage i eksamensform b). Bestået/ikke-bestået, intern censur ved underviser. (07013152).
3. Beståelse af 50% af afleveringer af 4 ud af 7 problemark i del I af kurset (afleveringer i gruppe af op til 3 personer); i tilfælde af ikke-beståelse kan studerende stadig gå til eksamen, hvis de består en kort mundtlig eksamination med den ansvarlige for forelæsningerne. Bestået/ikke-bestået, intern censur ved underviser. Elementet er en forudsætning for deltagelse i eksamenselement c). (07013132).
4. Godkendelse af obligatoriske opgaver i del II. Dette vil have form af fremvisning af opgaver regnet i timerne og afleveringsopgaver. Bestået/ikke-bestået, intern censur ved underviser. Elementet er en forudsætning for deltagelse i eksamenselement c). (07013142).

Eksamen- og censurform:

1. Godkendelse af skriftlige rapporter i del I, der bedømmes samlet. Afleveringsfrist efter aftale med underviser. Bestået/ikke-bestået, intern censur ved underviser. Hjælpemidler tilladt. (1 ECTS). (07013122). 
2. Godkendelse af skriftlige rapporter i del II, der bedømmes samlet. Afleveringsfrist efter aftale med underviser. Bestået/ikke-bestået, intern censur ved underviser. Hjælpemidler tilladt. (2 ECTS). (07013112).
3. 5 timers skriftlig eksamen. Ekstern censur og karakter efter 7-skalaen. Hjælpemidler tilladt. (7 ECTS). (07013102).

Vejledende timetal
På naturvidenskab er undervisningen tilrettelagt efter trefasemodellen dvs. intro, trænings- og studiefasen.
Introfase: 46 timer
Træningsfase: 50 timer, heraf:
 - Eksaminatorie: 29 timer
 - Laboratorieøvelser: 21 timer

Aktiviteter i studiefasen

• Studie af lærebog (D. Halliday, R. Resnick, and K. S. Krane, Physics, bind 2, 5. udgave)
• Forberedelse til eksaminatorier
• Forberedelse til laboratorieøvelser og efterfølgende udfærdigelse af rapporter

Undervisningsform
Introfasen består af forelæsninger hvor kursets centrale emner indtroduces. Stoffet trænes derefter ved opgaveregning i eksaminatorietimer og ved øvelser i laboratorie.

Sprog
Dette kursus undervises på dansk eller engelsk, afhængigt af underviseren. Dog altid på Engelsk ved deltagelse af internationale studerende.

Kursustilmelding
Se tilmeldingsfrister.

Pris for åben uddannelse
Se priser for enkeltkurser.

Denne kursusbeskrivelse var gyldig fra 1. februar 2018 til 31. januar 2019.