Syllabus

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: 11.01.2022 - 25.02.2022

Vastuuopettaja (voimassa koko opetussuunnitelmakauden):

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

Kurssin yhteystiedot (koskee tätä kurssikertaa):

Kurssin CEFR-taso (voimassa koko opetussuunnitelmakauden):

Opetuskieli ja suorituskielet (koskee tätä kurssikertaa):

Teaching language: Finnish. Languages of study attainment: Finnish

SISÄLTÖ, ARVIOINTI JA KUORMITTAVUUS

Sisältö

• voimassa koko opetussuunnitelmakauden:

  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 koko opetussuunnitelmakauden:

  Luennot, laskuharjoitukset, laboratoriotyöt, tentti.

• koskee tätä kurssikertaa

  
  

  Kurssin suorittaminen koostuu neljästä osasuorituksesta:
  

  • Luentojen esitehtävät (LE, max 10 p).
  • Laskuharjoitukset (LH, max 30 p).
    
  • Laboratoriotyöt (LB, max 20 p).
    
  • Tentti (T, max 40 p).
    

  Lopulliset pisteet saadaan laskemalla kaikki osasuorituspisteet yhteen (TOT=LE+LH+LB+T) ja pyöristämällä kahden numeron tarkkuuteen. Suurin mahdollinen pistemäärä on 100 p. Tenttiin tulee osallistua ja laboratoriotyöt tulee olla suoritetut kurssin läpäisemiseksi.

  LE- ja LH-pisteet ovat voimassa vuoden 2022 loppuun, mutta LB-pisteet ovat voimassa vuoden 2023 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 salitenttinä. Lisätietoja kurssisivuilla.

  Kurssitentti on helmikuussa ja uusintatentit kesä- ja joulukuussa. Uusintatentteihin pitää ilmoittautua Sisussa.
  

  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 koko opetussuunnitelmakauden:

  Kontaktiopetusta 50 h, itsenäistä työskentelyä 80 h.

PERUSTIETOJA

Oppimateriaali

• voimassa koko opetussuunnitelmakauden:

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

Korvaavuudet

• voimassa koko opetussuunnitelmakauden:

  Korvaavuudet

Esitiedot

• voimassa koko opetussuunnitelmakauden:

  Esitiedot

LISÄTIETOJA

Lisätietoja

• voimassa koko opetussuunnitelmakauden:

  Opetusperiodi:

  2020-2021 Kevät III

  2021-2022 Kevät III

  Kurssin kotisivu: https://mycourses.aalto.fi/course/search.php?search=PHYS-A1130

  Ilmoittautuminen: Lukuvuonna 2021-2022 opetukseen ilmoittaudutaan WebOodin sijaan Sisussa (sisu.aalto.fi).

  Ilmoittautuminen WebOodissa.

Kurssin aikataulu

• koskee tätä kurssikertaa

  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.

Description