Credits: 5
Schedule: 08.01.2019 - 22.02.2019
Teacher in charge (valid 01.08.2018-31.07.2020):
Petri Salo (luennot)
Jani Sainio (laboratoriotyöt)
Teaching Period (valid 01.08.2018-31.07.2020):
III kevät (2018-2019, 2019-2020)
Learning Outcomes (valid 01.08.2018-31.07.2020):
Kurssin suoritettuaan opiskelija osaa
- suorittaa fysikaalisia mittauksia ja analysoida saamiaan tuloksia,
- laskea varausjakauman aiheuttaman sähkökentän ja potentiaalieron yksinkertaisissa geometrioissa,
- laskea sähkövirran aiheuttaman magneettikentän ja varattuun hiukkaseen tai virtajohtimeen kohdistuvan voiman magneettikentässä,
- määrittää induktiojännitteen sekä indusoituneen sähkökentän,
- määrittää virrat, jännitteet ja tehot vaihtovirtapiireissä,
- tunnistaa sähkömagneettisen säteilyn aaltoliikkeenä eteneviksi sähkö- ja magneettikentiksi.
Content (valid 01.08.2018-31.07.2020):
Aina välttämätön aines:
Tietäminen: Sähkökentän ja magneettikentän vektoriluonne, vuointegraalin ja viivaintegraalin käsitteet; Gaussin laki; Potentiaaliero; Sähkö- ja magneettikentän energia; Kapasitanssi; Eristeet ja permittiivisyys; Magneettinen voima ja Amperen laki; Faradayn induktiolaki, Lenzin laki ja induktanssi; Värähtelypiirit, pakkovärähtelijä, vaihe-ero ja resonanssi; Maxwellin yhtälöt, sähkömagneettinen aaltoliike ja intensiteetti.
Soveltaminen: Symmetrisen varausjakauman sähkökenttä Gaussin lain avulla, potentiaaliero sähkökentän avulla; Magneettikenttä Amperen lain avulla, virtajohtimeen tai varaukseen kohdistuva voima(vektori) magneettikentässä; Johdinsilmukkaan indusoitunut jännite; Virta ja jännite kondensaattorille ja kelalle tasa- ja vaihtovirtapiirissä, resonanssitaajuus; Sähkö- ja magneettikenttien lausekkeet sähkömagneettiselle aallolle.
Tarpeellinen ja täydentävä aines:
Tietäminen: Superpositioperiaate sähkö- ja magneettikentälle; Sähkökentän ja magneettikentän energiatiheys; Sähkökenttä ja varauksen jakautuminen johteessa, tasapotentiaalipinnat; Biot-Savartin laki ja liikkuva varaus magneettikentän aiheuttajana; Indusoitunut sähkökenttä; Aikavakio ja tehokerroin; Kenttämuutosvirta; Sähkömagneettisen aaltoyhtälön johtaminen; Poyntingin vektori; Säteilypaine.
Soveltaminen: Jatkuvan varausjakauman sähkökenttä, sähkökenttä potentiaalin avulla; Magneettikenttä käyttäen Biot-Savartin lakia; Hetkellinen virta RC-ja RL-piirissä, teho vaihtovirtapiirissä.
Details on the course content (applies in this implementation):
| Luento | Aihepiiri | Lisätietoa |
| 2. viikko TI-luento | Kurssikäytänteet Johdanto | Kurssikäytänteet ja laboratoriotyöt. Sähkökenttä. (Giancoli § 21) |
| 2. viikko KE-luento | Gaussin laki | Gaussin laki symmetrisissä tapauksissa. (Giancoli § 22) |
| 3. viikko TI-luento | Sähköinen potentiaali | Sähkökentän tekemä työ, sähköinen potentiaalienergia, potentiaali ja jännite. (Giancoli § 23) |
| 3. viikko KE-luento | Tasavirtapiirit | Kondensaattorin kapasitanssi. Eristeet. RC-piiri. Ohm ja Kirchhoff (kertauksena). (Giancoli § 24-26) |
| 4. viikko TI-luento | Magnetismi I | Magneettikenttä ja magneettinen voima. (Giancoli § 27) |
| 4. viikko KE-luento | Magnetismi II | Liikkuvan varauksen aikaansaama kenttä. Biot-Savart ja Ampere. (Giancoli § 28) |
| 5. viikko TI-luento | SM-induktio | Magneettivuo. Faraday ja Lenz. Vaihtovirta. Indusoitunut sähkökenttä. (Giancoli § 29) |
| 5. viikko KE-luento | Induktanssi | Käämin induktanssi. Magneettikentän energia. RL-piiri. (Giancoli § 30.1-6) |
| 6. viikko TI-luento | Vaihtovirtapiirit | Vastus, kondensaattori ja käämi vaihtovirtapiirissä. LRC-sarjapiiri. (Giancoli § 30.7-9) |
| 6. viikko KE-luento | SM-aalto | Maxwellin yhtälöt. Tasoaalto. SM-aallon energia, intensiteetti ja säteilypaine. (Giancoli § 31) |
| 7. viikko TI-luento | Kertaus | Tentin käytännön asioita. Kerrataan kurssin aihepiirit. |
| 7. viikko KE-luento | VARALLA | Jos joku luennoista joudutaan peruuttamaan, niin tämä luento korvaa peruuntuneen tunnin. |
Assessment Methods and Criteria (valid 01.08.2018-31.07.2020):
Luennot, laskuharjoitukset, laboratoriotyöt, tentti.
Elaboration of the evaluation criteria and methods, and acquainting students with the evaluation (applies in this implementation):
Kurssin suorittaminen koostuu neljästä osiosta:
- Luentojen esitehtävät (LE, max 20 p).
- Laskuharjoitukset (LH, max 30 p).
- Laboratoriotyöt (LB, max 20 p).
- Tentti (T, max 30 p).
Lopulliset pisteet saadaan laskemalla kaikki pisteet yhteen paitsi laskuharjoituspisteet, joista voi saada korkeintaan saman verran kuin mitä on tenttipisteitä. Suurin mahdollinen pistemäärä on 100 p. Matemaattisesti siis lopulliset pisteet ovat
P = LE + LB + T + min(LH, T)
Alustavat arvosanarajat (pisterajat voivat joustaa vain alaspäin):
1 45 - 54,9 p
2 55 - 64,9 p
3 65 - 74,9 p
4 75 - 84,9 p
5 85 - 100 p
LE- ja LH-pisteet ovat voimassa vuoden 2019 loppuun, mutta LB-pisteet ovat voimassa vuoden 2020 helmikuun loppuun. Kurssin arvostelu tulee arviointikirjaan.
Tentti
Tentissä saa olla mukana muistiinpanovälineiden (=kynä ja kumi) lisäksi ylioppilaskirjoituksissa hyväksytty laskin. Taulukkokirjat ovat kiellettyjä; kaavakokoelma ja luonnonvakiot annetaan tenttipaperissa.
Tenttialue kirjasta
Luvut (Chapters) 21-31 (ei kappaleita 21.12, 25.1, 25.6, 25.9-25.10, 26.6-26.7, 28.7-28.10, 29.5-29.6, 30.10-30.11).Workload (valid 01.08.2018-31.07.2020):
Kontaktiopetusta 50 h, itsenäistä työskentelyä 80 h.
Study Material (valid 01.08.2018-31.07.2020):
Douglas C. Giancoli, Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics, 4th Edition, Pearson Prentice Hall.
Substitutes for Courses (valid 01.08.2018-31.07.2020):
Kurssi korvaa kurssin Tfy-3.1193 Fysiikka IIA tai Tfy-3.1253 Fysiikka IIA.
Kurssin voi korvata kahdella vanhalla fysiikan peruskurssilla, joista toinen on Tfy-3.1193 Fysiikka IIA tai Tfy-3.1253 Fysiikka IIA ja toinen mikä tahansa muu vanha fysiikan peruskurssi (Tfy-3.1xxx Fysiikka IA, Fysiikka IB, Fysiikka IIB tai Laboratoriotyöt).
Course Homepage (valid 01.08.2018-31.07.2020):
https://mycourses.aalto.fi/course/search.php?search=PHYS-A1130
Prerequisites (valid 01.08.2018-31.07.2020):
Lukion pitkä matematiikka, lukion oppimäärän kurssi FY3, FY4, FY5, FY6 ja FY7 (LOPS 2003) tai FY3, FY4, FY5 ja FY6 (LOPS 2015) soveltuvin osin sekä Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 tai vastaavat tiedot.
Grading Scale (valid 01.08.2018-31.07.2020):
0-5
Registration for Courses (valid 01.08.2018-31.07.2020):
Ilmoittautuminen WebOodissa.
Further Information (valid 01.08.2018-31.07.2020):
Vastaavat kurssit PHYS-A3131/2 Sähkömagnetismi (ENG1/2) ja PHYS-A5130 Elektromagnetism.