FY534: Elektromagnetisme

Udbudt sidste gang F19. 

07013101 (tidligere UVA) er identisk med denne kursusbeskrivelse. 
Yderligere undervisere: Sebastian Hofferberth (lab af del II)
Kurset indgår som obligatorisk i følgende studieordninger (anfør optagelsesår og studieretning) : Fysik (alle optag og årgange)

Ingen

Studerende, der følger kurset, forventes at:

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

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.

I forhold til uddannelsens kompetenceprofil har kurset eksplicit fokus på at:

• 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

• 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.

Kurset er delt i to dele som indeholder følgende faglige hovedområder:

Del I, forelæsninger og eksaminatorier:

• 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

Del I, laboratorieøvelser:

• 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.

Del II, forelæsninger og eksaminatorier:

• 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)

Del II, laboratorieøvelser: 

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

D. Halliday, R. Resnick, and K. S. Krane, Physics, bind 2, 5. udgave, John Wiley and Sons, Inc.
Udleverede noter.
Se BlackBoard for pensumlister og yderligere litteraturhenvisninger.

På naturvidenskab er undervisningen tilrettelagt efter trefasemodellen dvs. intro, trænings- og studiefasen.

• Introfase (forelæsning, holdtimer) - Antal timer: 46
• træningsfase: Antal timer: 50, heraf 29 timer eksaminatorier og 21 timer laboratorieøvelser

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

Aktiviteter i studiefasen:

• Studie af lærebog 
• Forberedelse til eksaminatorier
• Forberedelse til laboratorieøvelser og efterfølgende udfærdigelse af rapporter