FYSA2011 Sähkömagnetismi (4 op)

• Sähköstatiikan ja sähkömagnetismin perusteiden kertaus (sähkö- ja magneettikentät sekä niitä vastaavat potentiaalit, Lorentzin voima ja sähkömagneettinen induktio)

• Poissonin ja Laplacen yhtälöt ja yksikäsitteisyyslause

• Maxwellin yhtälöiden integraali- differentiaaliesitykset

• sähkömagneettisten kenttien jatkuvuusehdot

• sähköinen ja magneettinen dipoli, sähköpolarisoituma, magnetoituma

• sähkömagneettisen kentän energia ja Poyntingin vektori

• Lorentzin muunnos ja sähkömagneettisen kentän suhteellisuusteoreettinen käsittely

• sähkömagneettisen säteilyn muodostuminen ja siirtäminen

• sähkömagneettisten ilmiöiden tietokonesimuloiminen.  

Opintojakson suoritettuaan opiskelija

• osaa käyttää teoreettisen fysiikan induktiivista tapaa matemaattisesti johtaa tunnetuista peruslauseista uusia fysikaalisten ilmiöiden matemaattisia kuvauksia
• erityisesti osaa johtaa matemaattisia menetelmiä käyttäen kokeellisiin havaintoihin pohjautuvista integraalimuotoisista lauseista vastaavat differentiaalimuotoiset Maxwellin yhtälöt ja niistä edelleen sähkömagneettisen aaltoyhtälön
• tuntee sähkömagneettiset perusprobleemat: tunnetuista varauksista ja virroista syntyvän staattisen kentän, kentän varauksiin ja johtimiin aiheuttaman voiman, kentän muutoksesta indusoituneen virran, varausten ja virran muutoksesta syntyvän sähkömagneettisen kentän ja varauksellisen hiukkasen radan laskemisen ja osaa käyttää soveltuvia menetelmiä niiden ratkaisemiseen
• osaa integroida kentät peruslaeista, tuntee kenttien skalaaripotentiaalin ja osaa ratkaista potentiaalin Laplacen ja Poissonin yhtälöiden avulla
• osaa kuvata sähköpolarisoituman ja magnetoituman syntymisen aineen mikroskooppisella tasolla, sekä kuvata sähköpolarisoituman polarisaatiovarauksen ja magnetoituman magnetoitumavirtojen avulla
• tuntee sähkömagneettisten kenttien jatkuvuusehdot aineiden rajapinnoissa ja osaa laskea kenttien muutokset perustapauksissa
• tuntee Poyntingin lauseen, osaa laskea Poyntingin vektorin sekä tuntee näiden yhteyden sähkömagneettisten kenttien säilymislakeihin ja energian siirtymisen kenttien välityksellä
• hallitsee matemaattisesti sähkö- ja magneettikenttien Lorentzin muunnoksen
• tuntee sähkömagneettisen säteilyn syntymekanismit: muuttuvan sähködipolin kenttä ja kiihtyvässä liikkeessä olevan sähkövarauksen säteily
• osaa soveltaa numeerisia ohjelmistoja ongelmanratkaisuun, käyttää simulaatioita

• FYSP1040 Sähköopin perusteet

• FYSP1050 Sähkömagnetismin perusteet,

• MATP211-213 Calculus 1-3

• MATA181-182 Vektoricalculus 1-2

• MATA114 Differentiaaliyhtälöt