FY549: Elektrodynamik

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. 

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. 

I forhold til uddannelsens kompetenceprofil har kurset eksplicit fokus på at:
få de studerende til at forstå elektromagnetismens grundlæggende teori  De studerende kan undersøge forskellige fænomener inden for elektromagnetismen teoretisk og forstå både den grundlæggende teori og dens anvendelse ved teoretiske og praktiske problemer. De studerende kan uddrage de fundamentale fysiske aspekter af problemstillinger inden for elektromagnetisme og anvende relevante teoretiske løsningsmodeller til at løse problemstillinger.

Anvendelser:
Drivhuseffekten skyldes, at jordens atmosfære fanger infrarød stråling effektivt. Maxwell-ligningerne beskriver, hvordan stråling (lys) spredes gennem medier som f.eks. jordens atmosfære, og er derfor kernen i forståelsen af de fysiske processer, der fører til klimaforandringer. I forelæsningerne vil ligningen, der beskriver strålingstransport, blive udledt af Maxwell-ligningerne, og dens implikationer i forbindelse med forståelsen af atmosfærens fysik vil blive diskuteret.

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. 

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