Kurssiesite

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: 10.01.2023 - 22.02.2023

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, Swedish

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 2023 loppuun, mutta LB-pisteet ovat voimassa vuoden 2024 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

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

  Kurssitentti on automaattisesti sekä suomeksi että ruotsiksi, mutta uusintatentit saa ruotsiksi ainoastaan, jos siihen on tarvetta. Tällöin pitää olla yhteydessä luennoitsijaan kaksi viikkoa ennen uusintatenttiä, jotta tentti ennätetään käännättää Aallon käännöspalvelussa.

  Tentissä saa olla mukana kirjoitusvälineet ja laskin, jossa ei ole internet-mahdollisuutta, sekä yksi A4-paperi itsetehtyjä muistiinpanoja. Taulukkokirjat ovat kiellettyjä. Lisätietoa kurssisivuilla lähempänä kurssitenttiä.
  

  Tenttialue kirjasta luvut (Chapters) 21-31 (ei kappaleita 25.9-25.10, 28.9-28.10, 29.5, 30.10-30.11).

  
  

Työmäärä toteutustavoittain

• voimassa koko opetussuunnitelmakauden:

  Kontaktiopetusta 50 h, itsenäistä työskentelyä 80 h.

PERUSTIETOJA

Korvaavuudet

• voimassa koko opetussuunnitelmakauden:

  Korvaavuudet

Esitiedot

• voimassa koko opetussuunnitelmakauden:

  Esitiedot

LISÄTIETOJA

Lisätietoja

• voimassa koko opetussuunnitelmakauden:

  Opetuskieli : suomi

  Kurssi on mahdollista suorittaa ruotsiksi (videoluennot, harjoitusryhmät (H0XX_SV), laboratorioharjoitukset sekä tentti ruotsiksi).
  

  Kursen kan genomföras på svenska (videoföreläsningar, övningsgrupper (H0XX_SV), laboratorieövningar och tentamen på svenska).

  Opetusperiodi : 2022-2023 Kevät III
  2023-2024 Kevät III

  Ilmoittautuminen :

  Opetukseen ilmoittaudutaan Sisussa (sisu.aalto.fi).

  
  

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.

Opintojakson kuvaus