Yleistä
Kurssin asema kandidaatintutkinnossa
Kenttäteoria-kurssi
on osa Sähkötekniikan kandidaattiohjelman "Elektroniikka ja
sähkötekniikka" -pääaineen opintoja. Mallilukujärjestyksessä kurssi
suositellaan suoritettavaksi toisena opiskeluvuotena. Kurssi on jatkoa
perusopintojen fysiikan kurssille "Sähkö ja magnetismi".
Kenttäteoria-kurssilla oppii sähkötekniikan perusasioita, jotka
muodostavat pohjan syvälliselle osaamiselle ja DI-opinnoille esimerkiksi
sähkövoimatekniikassa, elektroniikassa, mikroaaltotekniikassa ja
optiikassa. Kurssilla opittavat asiat riittävät selittämään kaikki
sähköopin lainalaisuudet siihen asti kunnes energian kvantittuminen
täytyy ottaa huomioon.
Kurssin esitiedot
- teknillistieteellistä matematiikkaa; kompleksiluvut, vektorialgebra, trigonometria, ortogonaaliset koordinaatistot (karteesinen, sylinteri ja pallo), derivaatta ja integraali, differentiaaliyhtälöt, gradientti, taso- ja avaruusintegraalit ortogonaalisissa koordinaatistoissa (esim. kurssit MS-A0003 Matriisilaskenta, MS-A0103 Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 ja A0203 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2),
- matematiikkaohjelmistoja, Matlab ja/tai Mathematica (esim. kurssi ELEC-C4140 Matematiikkaohjelmistot)
- perusfysiikkaa; työ, potentiaali, energia, teho, aaltoliike (esim. kurssi ELEC-A3110 Mekaniikka)
- sähköfysiikkaa; kenttäsuureet, integraalimuotoiset Maxwellin yhtälöt, sähkömagneettiset aallot ja valo (esim. kurssi ELEC-A4130 Sähkö ja magnetismi), ja
- piirianalyysiä; piirisuureet ja siirtojohdot (esim. ELEC-C4110 Piirianalyysi I ja ELEC-C4120 Piirianalyysi II)
Jos olet kiinnostunut osaamaan kenttäteoriaa syvällisemmin, suosittelemme suorittavaksi
yhtäaikaisesti kenttäteorian kanssa matematiikan peruskurssia Differentiaali- ja integraalilaskenta 3.
Kurssilla käsitellään vektorikenttien differentiaali- ja
integraalilaskentaa, jonka osaamista vaaditaan kenttäteoriassa.
Kenttäteoria-kurssi on kuitenkin suunniteltu siten, että se on mahdollista suorittaa yllä
mainittujen esitietojen pohjalta ilman kurssin Differentiaali- ja
integraalilaskenta 3 -kurssin suoritusta.
Opiskelijan toimintaa kuvaavat osaamistavoitteet
- Kenttäteoria-kurssin jälkeen opiskelija osaa selittää sähkö- ja magneettikenttäsuureet, lähdesuureet
ja väliaineparametrit sekä näiden väliset yhteydet.
- Opiskelija
osaa laskea lähteiden sähkö- ja magneettikenttiä, tehotiheyksiä
ja sähköisiä piirisuureita yksinkertaisissa geometrioissa Maxwellin
yhtälöistä alkaen.
- Opiskelija osaa selittää sähkömagneettisen induktion ja sähkögeneraattorin toimintaperiaatteet ja ratkaista
induktiotehtäviä
- Opiskelija osaa mallintaa tasoaallot kompleksivektoreilla sekä ratkaista heijastus- ja läpäisytehtäviä erilaisissa
polarisaatiotilanteissa tasoaaltojen avulla.
- Opiskelija osaa selittää sähkömagneettisen säteilyn syntymisen ja osaa laskea yksinkertaisia antenneja kuvaavia perusparametreja sekä mitoittaa yksinkertaisia
radioyhteyksiä.
Osaamistavoitteet sijoittuvat Bloomin taksonomian tasoille ymmärtäminen (2/6, comprehension) ja soveltaminen (3/6, applying).
Vastuuopettajat
Ari Sihvola ja Jari Holopainen
Tuntiopettajat
Tero Korkalainen, Veli-Pekka Kutinlahti, Jan Bergman ja Joel Lamberg
Oppikirja
Kurssin oppikirjana on Ismo Lindell - Ari Sihvola: Sähkömagneettinen
kenttäteoria; 1. Staattiset kentät ja 2. Dynaamiset kentät.
Pääsääntöisesti kaikki painokset käyvät. Oppikirja löytyy lainattavaksi kirjastoista ja sitä voi ostaa esimerkiksi Adlibriksestä tai Gaudeamuksesta. Suosittelemme oheislukemistoksi Sähkömagneettisen kenttäteorian harjoituskirjaa, joka löytyy myös kirjastoista ja Adlibriksestä.
Työmäärä
- 5
ECTS ↔ 5 x 27 tuntia = 135 tuntia, tämä on määritelmän mukaan se
tyypillinen työmäärä, jonka keskimääräisillä pohjatiedoilla ja
opiskelutaidoilla oleva opiskelija tarvitsee
arvosanan kolme (3) saavuttamiseksi.
- 12 x 2 x 2 tuntia = 48 tuntia luentoja ↔ 4 tuntia viikossa
- 2 x 2 tuntia = 4 tuntia välikokeet
- 83 tuntia itsenäistä työskentelyä ja laskuharjoituksiin osallistumista ↔ keskimäärin 6 tuntia viikossa
Itsenäisen työskentelyn tuntimäärä on keskimääräinen ja riippuu lisäksi opiskelijan pohjatiedoista, opiskelutaidoista ja arvosanatavoitteesta, ts. kolmosta paremmalla arvosanatavoitteella ja/tai heikommilla pohjatiedoilla ja opiskelutaidoilla opiskelija joutuu todennäköisesti työskentelmään enemmän kuin 135 tuntia.
Arvostelu
- Osaaminen
osoitetaan sekä harjoitustehtäviä palauttamalla että
välikokeissa ja/tai uusintakokeessa. Tarkista koeaikataulut Oodista.
- Harjoitustehtävät vaikuttavat arvosanaan 40 %
- Harjoitustehtäviä ei voi uusia.
- Väli- tai uusintakokeet vaikuttavat 60 % (paras suoritus huomioidaan)
- Alustava
arvosana-asteikko: 90 % pisteistä ↔ arvosana 5 (erinomainen), 80 % ↔ 4
(erittäin hyvä), 70 % ↔ 3 (hyvä), 60 % ↔ 2 (tyydyttävä), 50 % ↔ 1
(välttävä), alle 50 % ↔ 0 (heikko). Opettajat voivat tarvittaessa laskea
arvosanarajoja.
Välikokeet ja välikoeuusinta
- Tarkista aikataulut ja koesalit Oodista!
- Välikoeuusintaan on ilmoittauduttava. Kurssi-ilmoittautuminen kattaa osallistumisen varsinaisiin
välikokeisiin (ts. välikokeisiin ei ilmoittauduta erikseen).
- Välikokeissa ja välikoeuusinnassa on sallittu kirjoitusvälineet ja "taskulaskin", jonka muisti on tyhjennetty ja laskimessa ei ole langatonta yhteyttä.
- Vektorikaavakokoelma toimitetaan kysymyspaperin ohessa.
- Opiskelija
saa ottaa mukaan yhden kaksipuolisen itse käsinkirjoitetun A4-kokoisen
kaavakokoelman, jossa saa olla kaavojen tulkintoja myös tekstinä ja
kuvina. Kaavakokoelmassa ei kuitenkaan sallita valmiita tehtävävastauksia. Kaavakokoelman tekemisen on tarkoitus olla
osa oppimista ja olennaisen erottamista epäolennaisesta.
Viestintä ja uutiset
- Pääfoorumi
tiedotukselle ovat oppitunnit ja MyCoursesin "Tiedotus ja
uutiset"-palsta. Oodissa rekisteröityneet opiskelijat saavat palstan
kautta lähetetyt uutiset sähköpostiin.
- Pyydämme opiskelijoita osoittamaan mahdolliset kysymyksyt oppituntien aikana tai MyCoursesin etusivun "Yleinen keskustelu"-ryhmässä. Tämä sen takia, että sama kysymys on todennäköisesti kiinnostava myös muille opiskelijoille.
- Jos sinulla on henkilökohtaista asiaa, voit kysyä oppituntien aikana/tauolla/jälkeen tai lähettää sähköpostia vastuuopettajille. Älä kuitenkaan koskaan lähetä mitään laskuharjoituspalautuksia yms. opettajien sähköpostiin.