Huomaa! Kurssikuvaus vahvistetaan kahdeksi lukuvuodeksi kerrallaan ja esimerkiksi osaamistavoitteet, arviontimenetelmät ja keskeinen sisältö pysyvät pääsääntöisesti samana. Kullakin toteutuskerralla voidaan kuitenkin kurssiesitteen avulla tarkentaa ja muuttaa kurssin toteutustapaa, kuten kontaktiopetuksen järjestämistapaa, arviointimenetelmien painotusta tai materiaaleja.

OSAAMISTAVOITTEET

Kurssin suoritettuaan opiskelija osaa

  1. suorittaa fysikaalisia mittauksia ja analysoida saamiaan tuloksia,
  2. laskea varausjakauman aiheuttaman sähkökentän ja potentiaalieron yksinkertaisissa geometrioissa,
  3. laskea sähkövirran aiheuttaman magneettikentän ja varattuun hiukkaseen tai virtajohtimeen kohdistuvan voiman magneettikentässä,
  4. määrittää induktiojännitteen sekä indusoituneen sähkökentän,
  5. määrittää virrat, jännitteet ja tehot vaihtovirtapiireissä,
  6. tunnistaa sähkömagneettisen säteilyn aaltoliikkeenä eteneviksi sähkö- ja magneettikentiksi.

Laajuus: 5

Aikataulu: 12.01.2021 - 26.02.2021

Vastuuopettaja (voimassa 01.08.2020-31.07.2022): Jani Sainio, Petri Salo

Vastuuopettaja (koskee tätä kurssikertaa): Jani Sainio, Petri Salo

Kurssin yhteystiedot (voimassa 18.12.2020-21.12.2112):

Petri Salo, luennot, laskuharjoitukset ja tentit

Jani Sainio, laboratoriotyöt


Kurssin CEFR-taso (koskee tätä kurssikertaa):

Opetuskieli ja suorituskielet (voimassa 01.08.2020-31.07.2022):

Opetuskieli: suomi

Suorituskielet: suomi

SISÄLTÖ, ARVIOINTI JA KUORMITTAVUUS

Sisältö
  • Voimassa 01.08.2020-31.07.2022:

    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.

Toteutus, työmuodot ja arvosteluperusteet
  • Voimassa 01.08.2020-31.07.2022:

    Luennot, laskuharjoitukset, laboratoriotyöt, tentti.

  • Koskee tätä kurssikertaa:

    Kurssin suorittaminen koostuu viidestä osasuorituksesta:

    • Luentojen esitehtävät (LE, max 10 p).
    • Luentojen kertaustehtävät (LK, max 10 p).
    • Laskuharjoitukset (LH, max 30 p).
    • Laboratoriotyöt (LB, max 20 p).
    • Tentti (T, max 30 p).

    Lopulliset pisteet saadaan laskemalla kaikki osasuorituspisteet yhteen ja pyöristämällä kahden numeron tarkkuuteen. Suurin mahdollinen pistemäärä on 100 p. Tenttiin tulee osallistua ja laboratoriotyöt tulee olla suoritetut kurssin läpäisemiseksi.

    LE-, LK- ja LH-pisteet ovat voimassa vuoden 2021 loppuun, mutta LB-pisteet ovat voimassa vuoden 2022 helmikuun loppuun. Kurssin arvostelu tulee arviointikirjaan.

    HUOM. Vaikka vain laboratoriotyöt ja tentti ovat pakollisia, niiden pisteet yksistään tuskin riittävät kurssin läpäisemiseen.

    Alustavat arvosanarajat
    1 50 - 59 p
    2
    60 - 69 p
    3
    70 - 79 p
    4
    80 - 89 p
    5
    90 -100 p
    Pisterajat voivat joustaa vain alaspäin.
    Tentti

    Tentti järjestetään EXAM-tenttinä.

    EXAM-tentissä ei saa olla mukana mitään omia välineitä. Henkilöllisyystodistus pitää olla mukana. EXAM-tentissä jaetaan sähköinen kaavakokoelma. Tehtävien vastaukset palautetaan sähköisesti. Käytössäsi on lisäksi mm. Word, jossa on kaavaeditori, ChemDraw, jolla voi piirtää kuvia, sekä Calculator-laskin.

    EXAM-tentin suorittamisen ajanjakso on III jakson loppupuolilla. Tenttiajanjakso päivitetään kurssisivuille kurssin alkuun mennessä. EXAM-tenttiin pitää ilmoittautua osoitteessa exam.aalto.fi ja ilmoittautumisen voi tehdä 30 päivää ennen tenttipäivää.

    Kurssitentti on helmikuussa ja uusintatentit touko- ja joulukuussa. Uusintatentteihin pitää ilmoittautua oodissa.

    Tenttialue kirjasta

    Luvut (Chapters) 21-31 (ei kappaleita 21.12, 25.1, 25.6, 25.9-25.10, 26.6-26.7, 28.9-28.10, 29.5, 30.10-30.11).


Työmäärä toteutustavoittain
  • Voimassa 01.08.2020-31.07.2022:

    Kontaktiopetusta 50 h, itsenäistä työskentelyä 80 h.

PERUSTIETOJA

Oppimateriaali
  • Voimassa 01.08.2020-31.07.2022:

    Douglas C. Giancoli, Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics, 4th Edition, Pearson Prentice Hall.

Korvaavuudet
  • Voimassa 01.08.2020-31.07.2022:

    Vastaavat kurssit PHYS-A0130/PHYS-A3130/PHYS-A3131/PHYS-A3132 Sähkömagnetismi ja PHYS-A5130 Elektromagnetism.

    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).

     

Esitiedot
  • Voimassa 01.08.2020-31.07.2022:

    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.

LISÄTIETOJA

Kurssin aikataulu
  • Koskee tätä kurssikertaa:

    LuentoAihepiiriLisätietoa
    2. viikko TI-luentoKurssikäytänteet JohdantoKurssikäytänteet ja laboratoriotyöt. Sähkökenttä. (Giancoli § 21)
    2. viikko
    KE-luento
    Gaussin lakiGaussin laki symmetrisissä tapauksissa. (Giancoli § 22)
    3. viikko
    TI-luento
    Sähköinen potentiaaliSähkökentän tekemä työ, sähköinen potentiaalienergia, potentiaali ja jännite. (Giancoli § 23)
    3. viikko KE-luentoTasavirtapiiritKondensaattorin kapasitanssi. Eristeet. RC-piiri. Ohm ja Kirchhoff (kertauksena). (Giancoli § 24-26)
    4. viikko
    TI-luento
    Magnetismi IMagneettikenttä ja magneettinen voima. (Giancoli § 27)
    4. viikko KE-luentoMagnetismi IILiikkuvan varauksen aikaansaama kenttä. Biot-Savart ja Ampere. (Giancoli § 28)
    5. viikko
    TI-luento
    SM-induktioMagneettivuo. Faraday ja Lenz. Vaihtovirta. Indusoitunut sähkökenttä. (Giancoli § 29)
    5. viikko KE-luentoInduktanssiKäämin induktanssi. Magneettikentän energia. RL-piiri. (Giancoli § 30.1-6)
    6. viikko
    TI-luento
    VaihtovirtapiiritVastus, kondensaattori ja käämi vaihtovirtapiirissä. LRC-sarjapiiri. (Giancoli § 30.7-9)
    6. viikko KE-luentoSM-aaltoMaxwellin yhtälöt. Tasoaalto. SM-aallon energia, intensiteetti ja säteilypaine. (Giancoli § 31)
    7. viikko
    TI-luento
    KertausTentin käytännön asioita. Kerrataan kurssin aihepiirit.
    7. viikko KE-luentoVARALLAJos joku luennoista joudutaan peruuttamaan, niin tämä luento korvaa peruuntuneen tunnin.