Course syllabus

Kurs-PM

SEE105 Elektromagnetiska fält och vågor lp3 VT22 (7,5 hp)

Kursen ges av institutionen för Rymd-, geo- och miljövetenskap

Lärare

Lars Ulander, examinator och föreläsare (läsvecka 1-4+8), rum 4334 EDIT-huset, lars.ulander@chalmers.se

Pär Strand, föreläsare (läsvecka 5-7), rum 4409 EDIT-huset, par.strand@chalmers.se

Patrik Bennet, övningsledare, rum 4324 EDIT-huset, patrik.bennet@chalmers.se

Albert Monteith, handledare för datorlaborationer, rum 4321 EDIT-huset, albert.monteith@chalmers.se

Lärplattform

Canvas kommer att användas i kursen. Extra kursmaterial och studieanvisningar finns på Canvas.

Email

Canvas är bäst att använda för epost mellan lärare och studenter.

Kursens syfte

Efter kursen ska studenterna ha kunskaper om teorin för elektromagnetiska fält och vågor samt förmåga att använda den för att lösa fysikaliska och elektrotekniska problem.

Lärandemål

Använda den klassiska elektromagnetiska fältteorin för att förklara och analysera fysikaliska fenomen.

Härleda formler och beräkna elektromagnetiska storheter.

Analysera och formulera ekvationer för elektromagnetiska problem.

Härleda och bestämma analytiska lösningar till elektromagnetiska problem i enkla geometrier.

Använda datorprogram för att bestämma numeriska lösningar till elektromagnetiska problem.

Kursinnehåll

Repetition av vektoranalys

Elektrostatik

Dielektriska material

Elektrisk ström

Magnetostatik

Magnetiska material

Maxwells ekvationer och tidsvariabla fält

Plana elektromagnetiska vågor

Introduktion till dipolstrålning och antenner

Introduktion till spridning och elektromagnetisk vågutbredning i atmosfären

Kurslitteratur

Kursbok är David K. Cheng, Field and Wave Electromagnetics, Second Edition, Pearson New International Edition, Pearson Education Limited, 2014 (ISBN 978-1-292-02656-5). Den finns att köpa på STORE i kårhuset. Kursboken finns även som e-bok på Chalmers bibliotek. Samma kursbok används även i en fortsättningskurs: Högfrekvensteknik, EEM021.

Kursens upplägg

Kursen genomförs med föreläsningar, övningar och datorlaborationer varje vecka. Kursen bygger på utvalda delar av kursboken och utdelat material. Studenterna förväntas studera kursboken och utdelat material samt lösa rekommenderade uppgifter på egen hand. Kurspoängen är uppdelad i två delar som examineras separat: 1) skriftlig tentamen 6,0 hp och 2) datorlaboration 1,5 hp. De två delarna tilldelas kurspoäng i Ladok oberoende av varandra.

Föreläsningar: Föreläsarna går igenom begrepp, teori och exempel från kursboken och utdelat material. Tre 2-timmars föreläsningspass är planerade för varje vecka.

Övningar: Övningsledaren demonstrerar lösningar till uppgifter från kursboken och exempelsamlingen. Lösningar kommer att läggas upp på Canvas under Modules. Två 2-timmars övningspass är planerade för varje vecka.

Datorlaborationer: Studenterna löser numeriska beräkningsuppgifter i grupper om 2 studenter som slumpas fram under första läsveckan. Varje uppgift ska redovisas muntligt för handledaren inklusive en kort rapport. Varje grupp har en schemalagd 2-timmars datorlaboration per läsvecka. Fysisk närvaro i datorsal är obligatorisk vid minst fyra tillfällen (50%) och dokumenteras genom att skriva på en närvarolista som hanteras av handledaren.

En inlämningsuppgift kommer att erbjudas på fredag i läsvecka 4 med senaste inlämningsdag på söndag i läsvecka 5. Det är frivilligt att lämna in lösning och ger inga bonuspoäng på tentamen. Inlämnade lösningar kommer att rättas av examinator och resultat kommer att meddelas i Canvas.

Formelsamling

En formelsamling för kursen finns tillgänglig på Canvas och ska användas på tentamen. Den får endast användas utan egna anteckningar.

Teoriuppgifter

Tretton teoriuppgifter finns tillgängliga på Canvas. Syftet med dem är att tydliggöra viktiga teoridelar i kursen och motivera ett aktivt deltagande på föreläsningar. De kan också med fördel användas som instuderingsfrågor i samband med läsning av kursboken. På tentamen är första uppgiften en av teoriuppgifterna.

Övningsuppgifter

Övningsuppgifter benämns med E, P, S eller T följt av ett nummer.

E & P hänvisar till kursboken (E = ”Example” och P = ”Problem”).

S & T hänvisar till exempelsamlingen med uppgifter som finns tillgänglig på Canvas (S = kvalitativa frågor, T = beräkningsproblem). Den är framtagen för kursen EEM015 ”Elektromagnetiska fält” på civilingenjörsprogrammet för elektroteknik.

Extrasvar och tryckfelslista till kursboken

Längst bak i kursboken finns svar till en del av P-uppgifterna. Ett dokument med svar till ytterligare P-uppgifter och en lista på tryckfel finns tillgänglig på Canvas.

Studieanvisningar

Veckovisa studieanvisningar kommer att läggas upp på Canvas under Modules. De inkluderar avsnitt att läsa i kursboken, teoriuppgifter att studera, uppgifter som räknas på övningar och rekommenderade uppgifter att lösa på egen hand. Det är mycket viktigt att träna upp räknefärdighet i kursen genom lösa många uppgifter på egen hand för att klara av den skriftliga tentan.

Datorlaborationer

Eftersom det inte går att hålla avstånd under laborationer ska alla studenter använda visir. Visir delas ut en gång och samma visir ska användas under alla laborationer.

Datorlaborationer äger rum i E-studion i EDIT-huset (karta).

COMSOL Multiphysics 5.6 användas för datorlaborationer och är installerad i flera datorasalar (lista).
Instruktioner för at installera COMSOL på egen dator finns på studentfile.portal.chalmers.se

Se labbscheman för när du har datorlaborationer.

Examination: skriftlig tentamen (6 hp)

Ordinarie tenta ges 2022-03-17 fm på campus Johanneberg. Omtenta ges i juni- respektive augustiperioden under 2022.

Resultatet på tentan är underkänt (U), eller betyg 3, 4, eller 5.

Tentan består av en teoriuppgift och fem räkneuppgifter med max 10p per uppgift. Det krävs minst 24p på tentan för betyg 3, minst 36p för betyg 4 och minst 48p för betyg 5. Resultat under 24p ger underkänt (U). Examinator kan sänka betygsgränser vid behov.

Det första talet kommer att väljas som en av de tretton teoriuppgifterna.

En av räkneuppgifterna kommer att väljas från de tal som räknas på övningarna. Detta tal kommer att översättas från engelska till svenska på tentan.

Tillåtna hjälpmedel: Beta, formelsamling SEE105 (utan egna anteckningar), typgodkänd kalkylator.

Alla uträkningar på tentamen ska redovisas enligt följande principer:

• Formler och andra resultat får endast användas utan egna uträkningar om de kommer från Formelsamling SEE105 eller Beta Mathematics Handbook. Andra formler eller resultat som presenteras utan egna uträkningar ger poängavdrag.
• Det krävs (där så är meningsfullt) tydliga figurer, referensriktningar och motiveringar för full poäng. Glöm inte att dimensionskontroll och kontroll av enheter är bra verktyg för att hitta och undvika fel.

Examination: datorlaborationer (1.5 hp)

Inga sifferbetyg ges för datorlaborationerna utan endast Underkänt (U) eller godkänt (G). Godkänt kräver dokumenterad närvaro vid minst fyra datorlaborationer, samt alla korta rapporter och muntliga redovisningar godkända av handledaren. Muntliga redovisningar sker under datorlaborationer. Rapporter lämnas in på Canvas och betygsätts Färdig (godkänd) eller Inte färdig (revidera). Om en student inte kan närvara vid minst fyra tillfällen ska de kontakta handledaren. Godkänt (G) eller underkänt (U) rapporteras separat i Ladok efter kursens slut och ger 1.5 hp.

Samarbeten

Fusk, plagiat, otillåtet samarbete eller liknande är förbjudet under alla former av examination!

Inga samarbeten är tillåtna under tentamen.

Det är förbjudet att kommunicera (oavsett format) med andra under tentamen.

Det är förbjudet att dela med sig av sina lösningar till någon annan under tentamen.

Det är förbjudet att ta del av någon annans lösningar under tentamen.

Studenter som inte följer dessa instruktioner kommer att anmälas till Chalmers disciplinnämnd.

Förändringar sedan förra kurstillfället

Det är första gången kursen ges.