Elektrodynamik og bølger (EM2)
Kursusindhold
Kurset bygger videre på Elektromagnetisme (EM1). Hvor EM1
primært gik ud på at opstille de grundlæggende naturlove, og
anvende dem på statiske situationer, vil vi i EM2 fokusere på
elektrodynamikken, som handler om bevægede ladninger og de dertil
knyttede tidsafhængige elektromagntiske felter. Maxwells ligninger
gøres færdige og vi studerer en række af deres fysiske
konsekvenser, primært for simple elektriske kredsløb og
elektromagnetiske bølger.
Centrale emner i kurset vil være Kirchhoffs love,
kredsløbstransienter, vekselstrøm, impedans, svingningskreds,
Maxwells ligninger, Poyntings vektor, elektromagnetiske bølger,
potential beskrivelse af elektrodynamikken, dipolstråling, samt
elektrodynamik og relativitetsteori.
Electrodynamics and Waves (EM2)
Bacheloruddannelsen i fysik
Færdigheder
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:
- 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.
- Kunne anvende og argumentere ud fra Maxwells ligninger.
- Beregne energistrømninger v.h.a. Poyntings vektor.
- Beskrive signal udbredelse i kabler.
- Kende bølgeligningen og dens løsninger, samt være i stand til at beskrive reflektion 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.
- 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.
Viden
I kurset lærer de studerende at beskrive elektrodynamiske
problemer, såsom simple elektriske kredsløb, elektromagnetiske
bølger og stråling. De får indgående kendskab til Maxwell
ligninger, deres relevante grænsebetingelser, og deres uomgængelige
tilknytning til den specielle relativitetsteori.
Kompetencer
Via kurset vil de studerende blive i stand til at regne på konkrete
elektrodynamiske problemstillinger og fortolke resultaterne i den
fysiske sammenhæng, herunder argumentere for de korrekte
grænsebetingelser og eventuelle approximationer. De vil
således kunne omsætte tidligere viden om statiske situationer til
også at kunne håndtere tidsvarierende elektromagnetiske felter. Der
udvikles rutine i at anvende matematiske værktøjer som f.eks.
komplekse tal og vektorfelter.
Forelæsninger, regneøvelser og laboratorieøvelser.
Se Absalon for endelig kursuslitteratur. I udgangspunktet benyttes ”Introduction to Electrodynamics” af David J. Griffiths (Cambridge University Press) samt supplerende noter.
Elektromagnetisme, samt matematik svarende til pensum på første år.
- ECTS
- 7,5 ECTS
- Prøveform
-
Skriftlig stedprøve, 4 timer med opsyn.Løbende bedømmelse
- Prøveformsdetaljer
- Den endelige karakter vægtes således:
Den skriftlige 4-timers prøve, 75%
Den løbende evaluering: 5 afleveringsopgaver, 15% og laboratorietests (4 quizzer, 2 afleveringer og 1 rapport), 10%.
Deltagelse i de syv ugentlige lab-øvelser er obligatorisk.
De 10% fra laboratorie skal bestås separat. - Hjælpemidler
- Alle hjælpemidler tilladt
- Bedømmelsesform
- 7-trins skala
- Censurform
- Ingen ekstern censur
Flere interne bedømmere.
- Reeksamen
-
Reeksamen er skriftlig prøve (4 timer), der tæller 75%. Ved 10 eller færre tilmeldte ændres denne til 30 minutters mundtlig eksamen uden forberedelse.
De resterende 25% (15%+10%) fra den løbende evaluering kan genbruges eller genafleveres inden reeksamen, se nedenfor.
Nye afleveringsopgaver kan afleveres senest 2 uger før reeksamen, eller den studerende kan vælge at genbruge point fra afleveringsopgaver fra kurset. (15%)
De 10% for lab skal fortsat bestås for at kurset bestås samlet. Der er 2 muligheder:
1: Hvis den studerende har deltaget i lab, men ikke fået godkendt de skriftlige produkter, kan en ny labrapport + quizzer + afleveringer afleveres senest 2 uger før reeksamen.
2: Hvis en studerende ikke har deltaget i laboratorieøvelserne:
3 timer individuel mundtlig eksperimentel gennemgang og udførelse af en af øvelserne fra kurset, inklusive skrivning af logbog over forsøget. Forsøgs-gennemgangen og logbogen vurderes samlet.
Kriterier for bedømmelse
se målbeskrivelser
Enkeltfag dagtimer (tompladsordning)
- Kategori
- Timer
- Forelæsninger
- 35
- Forberedelse (anslået)
- 109
- Teoretiske øvelser
- 40
- Praktiske øvelser
- 18
- Eksamen
- 4
- Total
- 206
Kursusinformation
- Undervisningssprog
- Dansk
- Kursusnummer
- NFYB10005U
- ECTS
- 7,5 ECTS
- Niveau
- Bachelor
- Varighed
-
1 blok
- Placering
- Blok 2
- Skemagruppe
-
A (tirs 8-12 + tors 8-17)
- Kapacitet
- Ingen begrænsning – medmindre du tilmelder dig i eftertilmeldingsperioden (BA og KA) eller som merit- eller enkeltfagsstuderende.
- Studienævn
- Studienævn for Fysik, Kemi og Nanoscience
Udbydende institut
- Niels Bohr Institutet
Udbydende fakultet
- Det Natur- og Biovidenskabelige Fakultet
Kursusansvarlig
- Jens Paaske (6-796a6a7c746e49776b7237747e376d74)
Underviser
Laboratorieansvarlig: Jörg Helge Müller
Er du BA- eller KA-studerende?
Kursusinformation for indskrevne studerende