FY549: Elektrodynamik

Ingen. 

Studerende, der følger kurset, forventes at:

•Have kendskab til indholdet af FT504 eller lignende.

Kurset har til formål at introducere elektrodynamik inklusiv vektor kalkulus og den relativistiske formulering af elektrodynamikken. 

Kurset bygger oven på den viden, der er erhvervet i kurserne i første år, specielt FT504, og giver et fagligt grundlag for at studere emnerne speciel relativitetsteori, generel relativitetsteori, klassisk feltteori og kvantefeltteori, der er placeret senere i uddannelsen. Desuden er elektromagnetismen grundlaget for observationel astronomi. 

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

Kursets overordnede mål er, at de studerende opnår en grundig forståelse af elektrodynamik og bliver i stand til at formulere sig fysisk og matematisk om elektrodynamiske fænomener. Mere specifikt forventes de studerende at kunne:

• Kunne anvende og løse Maxwells ligninger i relevante fysiske problemer.
• Beregne energistrømninger v.h.a. Poyntings vektor.
• Kende bølgeligningen og dens løsninger, samt være i stand til at beskrive reflestion og transmission af bølger ved en grænseflade.
• Beskrive elektromagnetiske bølger.
• Anvende potential formuleringen af elektrodynamikken.
• Beregne strålingsfelter fra elektriske og magnetiske dipoler.
• Beregne elektromagnetiske felter fra bevægede ladninger.
• Lorentztransformere mellem elektriske og magnetiske felter.
• Vektoralgebra og relativistisk 4 vektor formulering af elektrodynamik.
• Beskrive signaludbredelse i kabler.
• Opstille og løse Kirchhoffs love for simple elektriske kredsløb. Herunder skal de kunne finde den transiente opførsel af et kredsløb, og løse vekselstrøms kredsløb v.h.a. komplekse impedanser
• Benytte matematisk terminologi og symbolsprog i løsninger af opgaver samt kunne diagnosticere egne fejl.
• Formulere korrekte argumenter for sammenhænge og konsekvenser af kursets indhold klart og utvetydig.

For at opnå kursets formål er det læringsmålet for kurset, at den studerende demonstrerer evnen til at:

•Anvende den matematiske formalisme og Maxwells ligninger i elektrodynamikken til at opstille og løse modeller for fysiske problemstillinger.

Kurset bygger videre på Elektromagnetisme og Optik (FT504). Hvor FT504 primært gik ud på at opstille de grundlæggende naturlove, og anvende dem på statiske situationer, går vi i FY549 i dybden med Maxwells ligninger og en række af deres fysiske konsekvenser som elektromagnetiske bølger, elektrodynamikken, som handler om bevægede ladninger og de dertil knyttede tidsafhængige elektromagnetiske felter, relativistisk elektrodynamik i 4-vektor notation, Lagrange formulering og gauge symmetri.   

Centrale emner i kurset vil være:

• Maxwells ligninger.
• Poyntings vektor.
• Elektromagnetiske bølger, refleksion og transmission, bølger ved en grænseflade.
• Potential formuleringen af elektrodynamikken.
• Strålingsfelter fra elektriske og magnetiske dipoler.
• Elektromagnetiske felter fra bevægede ladninger.
• Vektor algebra og relativistisk elektrodynamik.
• Lagrange og gauge symmetri af elektromagnetisme.
• Kirchhoffs love for elektriske kredsløb, transienter, vekselstrøms kredsløb og komplekse impedanser. 

Se BlackBoard for pensumlister og yderligere litteraturhenvisninger.

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

• Introfas: 26 timer 
• Træningsfase 18 timer, heraf eksaminatorier 18 timer 

Aktiviteter i studiefasen:

• Løsning af ugentlige opgaver med henblik på diskussion af disse ved eksaminatorierne
• Løsning af projektopgaverne
• Selvstudium af visse emner fra lærebogen
• Selvstændig opsamling på intro og træningsfasen