Course syllabus

Kurs-PM

EEF031 Theory of electromagnetic fields lp2 HT19 (7,5 hp)

Kursen ges av institutionen för Elektroteknik.

 

Kontaktuppgifter

• Examinator och föreläsare, Andreas Fhager, andreas.fhager@chalmers.se
• Kursassistent, Carl Holmberg, holcarl@chalmers.se
• Kursassistent, Morteza Ghaderi Aram, aramg@chalmers.se

 

Kursens syfte

Kursen syftar till att ge kunskaper om elektriska och magnetiska fält och innehåller moment inom både klassisk fundamental fysik och tillämpningar.

 

Schema

TimeEdit

 

Kurslitteratur

Kurslitteratur: Field and Wave Electromagnetics (Pearson New International Edition) av David K. Cheng.
(Kan köpas på Chalmers bokhandel Cremona.)

Kompletterande kurslitteratur kan laddas ner från kurshemsidan.

 

Kursens upplägg

Kursen består av: 

• Föreläsningar där vi går igenom grundläggande begrepp och illustrera med enkla exempel. 
• Räkneövningar med lärare där vi tränar på problemlösning. Varje vecka finns även ett antal frivilliga problem att träna på hemma.
• Frivillig dugga som testar kunskaper inom elektrostatiken och magnetostatiken. Duggan går på lördagen i läsvecka 4. Poäng från duggan på elektrostatik respektive magnetostatik får tillgodoräknas på motsvarande statiktal på tentan. Om man erhållit gott resultat på duggan kan man med andra ord hoppa över motsvarande tal på tentan.
• Frivilliga inlämningsuppgifter (webbaserade) av förståelsekaraktär finns varje vecka, och kan ge upp till 5 bonuspoäng på tentamen.

 

Lärandemål

Följande kunskap och färdighet är avsedd att uppnås av den studerande: att kunna redogöra för grundbegrepp, metoder och satser samt att kunna tilllämpa metoderna och satserna på enkla fältkonfigurationer inom de områden som listas i nedanstående innehållslöst.

Innehåll

Elektrostatik:
Laddning och laddningstätheter, Coulombs lag, elektrostatiska fältet, Gauss lag, elektrostatisk potential, ledare och isolatorer, elektriska dipoler och dipolfält, moment och krafter på dipoler i elektriska fält, polarisation och polarisationsladdningstätheter, förskjutningsfältet, randvillkor, kapacitansberäkning, elektrostatisk energi, energitäthet i det elektriska fältet, kraftberäkning med energimetoden, Poissons och Laplaces ekvationer, entydighetssatsen, lösning av elektrostatiska randvärdesproblem.

Stationär elektrisk ström:
Strömtäthetsfältet, Ohms lag, kontinuitetsekvationen, randvillkor, relaxationstid, Joules lag, resistansberäkning.

Magnetostatik:
Magnetiska flödestätheten, Lorentzkraften, Ampères lag, magnetiska vektorpotentialen, Biot-Savarts lag, magnetiska dipoler och dipolfält, moment och krafter på dipoler i magnetiska fält, magnetisering, magnetiseringsströmtätheter, magnetiska fältstyrkan, randvillkor, ferromagnetisk hysteres, beräkning av induktans och ömsesidig induktans, magnetisk energi, energitäthet i det magnetiska fältet, kraftberäkning med energimetoden.

Elektrodynamik:
Faradays induktionslag, förskjutningsströmtätheten, Maxwells ekvationer, randvillkor, vågekvationerna, retarderade potentialerna, komplexa vektorfält, plana vågor, skineffekt. Poyntings teorem, reflektion och transmission av plana vågor vid plana gränsytor, Fresnels ekvationer, Brewstervinkel, total inre reflektion, antenner, Hertzdipolen.

Länk till kursplanen i Studieportalen Studieplan

 

Examination

Tentamenstider kan man hitta här:
 https://student.portal.chalmers.se/sv/chalmersstudier/tentamen/Sidor/Tentamensdatum.aspx
(använd kurskod EEF031 för att söka på kurs)

Sluttentamen:

Tentamen består av 5 deluppgifter, tillsammans motsvarande 60 poäng. Tillåtna hjälpmedel är räknedosa, BETA, SMT, Physics Handbook, Formelsamling i Elektromagnetisk fältteori med egna formler skrivna på sista sidan. Inga andra anteckning eller lösta tal är tillåtna.

Varje fråga på huvudtentan består av ett räkneproblem och tillhörande förståelsefrågor. Förståelsedelen utgör 1/3 av totala poängen. För att inte problemlösningsförmågan skall äventyras ställs krav på problemlösningsförmåga och förståelse var för sig. Vid tentamina krävs minst 50% av totalpoängen för godkänt. Dessutom krävs minst 40% av totalpoängen för problemlösningsfrågorna och förståelsefrågorna var för sig. För betyget 4 krävs minst 66% av totalpoängen. Dessutom krävs minst 50% av problemlösningsdelen och förståelsedelen var för sig. För betyget 5 krävs minst 83% av totalpoängen. Dessutom krävs minst 66% av problemlösningsdelen och förståelsedelen var för sig.

Man kan erhålla poäng till sluttentamen genom att göra en frivillig dugga eller frivilliga inlämninsuppgifter.

Dugga:

Lördag i läsvecka 4 har vi en frivillig dugga. Duggans resultat påverkar slutbetyget genom att man kan tillgodogöra sig poäng från duggan. Duggans resultat kan tillgodoräknas vid ordinarie tentan och de två omedelbart därpå följande omtentamenstillfällena. Detta påverkar tentan på olika sätt, dels blir tidsbrist ett mindre problem vid ordinarie tentamenstillfället dels påverkar det inläsningen i perioden innan tentan. Tillåtna hjälpmedel är räknedosa, BETA, Physics Handbook, Formelsamling i Elektromagnetisk fältteori med egna formler skrivna på sista sidan. Inga andra anteckning eller lösta tal är tillåtna.

Duggan består av 4 deluppgifter motsvarande 48 poäng. Två av uppgifterna tillhör elektrostatiken och två av uppgifterna tillhör magnetostatiken. Varje uppgift på duggan har liksom på huvudtentan en problemlösningsdel och en förståelsedel. Totalt utgör förståelsefrågorna 1/3 och räkneproblemen 2/3 av totala poängen. Problemlösningsdelen och förståelsedelen bedöms var för sig.

Vidare gäller att Elektrostatiken och Magnetostatiken bedöms var för sig så. På respektive del räknar man fram hur många procent av totalpoängen man klarat. På ordinarie tentan kan man sedan tillgodoräkna sig motsvarande andel poäng på elektrostatiken och magnetostatiken. Poängen räknas även separat för problemlösningsdel och teoridel. Om man inte är nöjd med resultatet från duggan kan man välja att ändå göra elektrostatik respektive magnetostatikdelen på ordinarie tenta. Man får sedan tillgodorökna sig den högsta poängen.

Webbaserade inlämningsuppgifter:

Varje vecka kan ni testa era kunskaper med ett antal flervalsfrågor. Frågorna behandlar kursmaterialet under veckan som gått. Frågeformulären kan lämnas in högst en gång per elev, men kan öppnas flera gånger. Frågorna tas ur en databas, så alla studenter får inte exakt samma frågor. En i tid inlämnad uppgift ger skarpa bonuspoäng inför ordinarie tentan och de två därefter omedelbart följande tillfällena för omtentamina. Det vill säga poäng som kan användas för att nå samtliga betygsteg. Inlämningen sker som huvudregel senast varje fredag; vid midnatt mellan fredag och lördag. Avvikelser kan förekomma och meddelas via hemsidan. Deadline är skarp och missar man att lämna in så kan vi tyvärr inte korrigera detta i efterhand.  

Poängräkning: 90%-100% ger  5 poängs bonus. 80-90% ger 4 poäng, 70-80% ger 3 poäng, 60-70% ger 2poäng och 50-60% ger 1 poängs bonus.