ELEC-C4140 - Kenttäteoria, 01.06.2020-04.09.2020

Topic outline

• Yleistä kurssista
  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 ja nimenomaan perusteista lähtevä ajattelu muodostaa pohjan syvälliselle osaamiselle ja DI-opinnoille esimerkiksi sähkövoimatekniikassa, elektroniikassa, mikroaaltotekniikassa ja optiikassa. Kurssilla opittavat asiat riittävät periaatteessa selittämään kaikki sähköopin lainalaisuudet siihen asti kunnes energian kvantittuminen täytyy ottaa huomioon.
  

  
  

  Kurssin esitiedot
  

  Kurssi on vaativa ja seuraavat esitiedot tulisi hallita ennen kurssille saapumista, jotta kurssin suorittaminen ei käy liian haastavaksi:
  

  • 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)
    
  • lisäksi suositellaan - jos mahdollista -kurssia Differentiaali- ja integraalilaskenta 3, jossa käsitellään vektorikenttien differentiaali- ja integraalilaskentaa
    

  
  

  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.
    

  Kuten lihavoiduista verbeistä huomataan, osaamistavoitteet sijoittuvat Bloomin taksonomian tasoille ymmärtäminen (2/6, comprehension) ja soveltaminen (3/6, applying).
  

  
  

  
  

  Vastuuopettajat
  

  Ari Sihvola ja Jari Holopainen
  

  
  

  Tuntiopettaja
  

  Miku Männistö
  

  
  

  Oppikirja

  Kurssin oppikirjana ovat Ismo Lindell - Ari Sihvola: Sähkömagneettinen kenttäteoria; 1. Staattiset kentät ja 2. Dynaamiset kentät (pääsääntöisesti kaikki painokset käyvät) ja Sähkömagneettisen kenttäteorian harjoituskirja (5. tai 6. painos). Oppikirjoja löytyy lainattavaksi kirjastoista ja sitä voi ostaa esimerkiksi Adlibriksestä.
  

  
  

  Työmäärä

  • 5 ECTS ↔ 5 x 27 tuntia = 135 tuntia, tämä on määritelmän mukaan se tyypillinen työmäärä, joka annettujen esitietojen pohjalta opiskelija tarvitsee arvosanan kolme (3) saavuttamiseksi. 
  • 135 tuntia / 13 viikkoa = noin 10 tuntia viikossa
  • Jos esitiedoissa on puutteita ja/tai arvosanatavoite on korkeampi kuin kolme, tällöin työmäärä voi olla (huomattavastikin) suurempi kuin 135 tuntia.
    

  
  

  
  

  
  

  
  

  Viestintä ja uutiset
  

  • Pääfoorumi tiedotukselle on MyCoursesin "Tiedotus ja uutiset"-palsta. Oodissa rekisteröityneet opiskelijat saavat palstan kautta lähetetyt uutiset sähköpostiin. 
    
  • Pyydämme opiskelijoita osoittamaan kysymyksyt MyCoursesin keskusteluryhmissä. Tämä sen takia, että sama kysymys on todennäköisesti kiinnostava myös muille opiskelijoille.
    
  • Jos sinulla on sellaista henkilökohtaista asiaa, jota et halua kysyä keskuteluryhmissä voit lähettää sähköpostia vastuuopettajille.