Topic outline

  • Luentorunko

    Kurssilla edetään pääosin oppikirjan (Griffiths: Introduction to Electrodynamics, 3. tai 4. painos) mukaisessa järjestyksessä. Luennot ovat itsenäinen kenttäteoreettiseen ajatteluun ja ongelmanratkaisuun ohjaava kokonaisuutensa, eivät toisinto kirjasta. Alla listatun teorian lisäksi luennoilla pohditaan kokonaisuutta ja sen osasia, kausaliteettia, approksimaatioita, analogioita...

    Suosittelen tutustumaan listassa mainittuihin kirjan kohtiin ennen luentoa ja kertaamaan/lukemaan ne perusteellisemmin pian luennon jälkeen ja koosteita kirjoittaessasi. Näin saat paremman kokonaiskuvan aiheesta kuin pelkkiä luentoja seuraamalla, ja tenttiin valmistautuminenkin helpottuu. Kunkin luennon teoriasisältö on kuitenkin oma kokonaisuutensa. Luennoitsija on tavattavissa luentojen yhteydessä. Zulipissa on myös luentoja käsittelevä stream, johon toivon opiskelijoiden osallistuvan.

    Sähköstatiikka

    I luento, ti 2.3.: Sähkökenttä, varausjakauma, vuo

    • Coulombin laki ja superposition: vuorovaikutuksesta kenttään (2.1)
    • Varausjakauman sähkökenttä (2.1.4)
    • Sähkökentän vuo (2.2.1)
    • Gaussin laki sähkökentälle: johto integraalitarkastelulla avaruuskulman avulla (ei kirjassa)
    • Sähkökentän divergenssi (2.2.1-2.2.2)

    II luento, ke 3.3.: Työ, kierto, potentiaali, pyörre

    • Työ sähköstatiikassa (osin 2.4.1)
    • Sähkökentän polkuintegraalit, kierto (2.2.4)
    • Sähköinen skalaaripotentiaali (2.3.1-2.3.4)
    • Sähkökentän pyörre (2.2)

    III luento, ti 9.3.: Potentiaali, reunaehdot, työ ja energia

    • Poissonin ja Laplacen yhtälöt, "Kenttäkaavakolmio" (2.3.3., kuva 2.35)
    • Sähköstaattisen kentän ominaisuuksia (2)
    • Sähkökentän ja potentiaalin reunaehdot (2.3.5)
    • Työ ja energia sähköstatiikassa (2.4)
    • Mahd. johde sähköstatiikassa (2.5.1-3)

    IV luento, ke 10.3.: johde; potentiaaliprobleema

    • Johde sähköstatiikassa (2.5.1-3)
    • Kapasitanssi (2.5.4)
    • Potentiaalin reuna-arvoprobleema (3.1):
    Ennen V luentoa: kertaa ortogonaaliset funktiokannat (3.3.1–2 ja moniste)

    V luento, ti 16.3.: Potentiaalin reuna-arvoprobleema

    • Yksikäsitteisyys (3.1.5-6)
    • Kuvalähdemenetelmä (3.2.1-4)
    • Separointiyritteet & separoinnin logiikka (3.3.1-2)
    • Laplacen yhtälön sarjaratkaisu 2D

    VI luento, ke 17.3.: Potentiaaliprobleema, multipoli

    • Laplacen yhtälön sarjaratkaisu pallossa (3.3.1-2)
    • Multipolikehitelmä (3.4)
    • Sähköinen dipoli / dipolitiheys

    VII luento, ti 23.3.: Polarisoituva väliaine

    • Polarisaatio atomi-, molekyyli- ja makroskooppisella tasolla (4.1, 4.1.3 vain käsitetasolla)
    • Polarisaatio sähkökentän lähteenä: sidotut varaukset (4.2)
    • Sähkövuon tiheys D (4.3)
    • Lineaarisesti polarisoituva väliaine ja reunaehtoprobleema (4.4.1-2)

    VIII luento, ke 24.3.: Sähkövirta ja magneettikenttä

    • Virta ja virrantiheys (5.1.3)
    • Magneettikentän perusilmiöt (5.1)
    • Biot--Savart -laki (5.2)
    • Magneettikentän osittaisdifferentiaaliyhtälöt (5.3)
    • Magneettikentän potentiaalit (5.4)

    IX luento, ti 30.3.: Magneettikenttä

    • Sähkö- ja magneettikenttien perusmekanismit ja symmetria
    • Magneettikentän perusluonne: esimerkkejä
    • Amperen silmukka (5.3.3)
    • Magneettikentän potentiaalit (5.4)
    • Magneettikentän reunaehdot (5.4.2)

    X luento, ke 31.3.: Kohti aikariippuvia kenttiä

    • Vektoripotentiaalin multipolikehitelmä ja magneettinen dipoli (5.4.3)
    • Magnetoituva väliaine 5 minuutissa (6)
    • Induktanssi (7.2.3)
    • Johtava väliaine, Ohmin laki (7.1.1)
    • Sähkömotorinen voima (7.1, 7.1.2)

    XI luento, ti 6.4.: Sähkömagneettinen induktio

    • Faradayn kolme koetta (7.1.3, 7.2)
    • Liikeinduktio (7.1.3)
    • Sähkömagneettinen induktio (7.2)
    • Induktanssi ja aikariippuva virta (7.2.3)
    • Virtajakauman ja magneettikentän energia (7.2.4)
    • Kvasimagnetostatiikka / kenttäyhtälöt ennen Maxwellia (7.3.1)

    XII luento, ke 7.4.: Maxwellin kentänmuutosvirta, Maxwellin yhtälöt

    • Kvasimagnetostatiikka / kenttäyhtälöt ennen Maxwellia (7.3.1)
    • Kertyvä varaus? Maxwellin kentänmuutosvirta (7.3.2)
    • Maxwellin yhtälöt (7.3)

    v220405
◄ Previous section
Assignments