| TFYY67 |
Elektromagnetisk fältteori och vågutbredning, 6 hp
/Classical Electrodynamics/
För:
FyN
MFYS
MSN
Y
|
| |
Prel. schemalagd
tid: 40
Rek. självstudietid: 120
|
| |
Utbildningsområde: Naturvetenskap
Huvudområde: Fysik, Teknisk fysik Nivå (G1,G2,A): A
|
| |
Mål:
IUAE-matris
Kursen avser att ge en god kännedom om Maxwells ekvationer, lösningsmetoder samt olika typer av elektromagnetiska system, som både är principiellt intressanta och har sina användningsområden i tekniska sammanhang. Studenten får god användning av avancerade kurser i matematik som t.ex. komplex analys. Studenten förväntas få en mycket djup förståelse av elektromagnetism och bli väl förberedd för eventuella högre studier. Lärandemålet för studenterna är att kunna lösa mer avancerade problem inom elektromagnetism. Några exempel är:
- att med hjälp av Maxwells ekvationer på differentialform kunna lösa problem inom elektromagnetism;
- att med hjälp av andra grundläggande, empiriska samband som t.ex. Biot Savarts lag eller den generaliserade Coulombs lag kunna bestämma de resulterande fälten utifrån givna laddnings- eller strömtätheter;
- att kunna använda sig av symmetriegenskaper hos det givna problemet för att förenkla beräkningarna;
- att på rätt sätt kunna hantera materialparametrar som modifierar fälten inuti material jämfört med i vakuum.
|
| |
Förkunskaper: (gäller studerande antagna till program som kursen ges inom, se 'För:' ovan)
Inledande kurs i elektromagnetism, vektoranalys, integral- och differentialkalkyl i flera variabler, komplex analys, fouriertransformen.
OBS! Tillträdeskrav för icke programstudenter omfattar vanligen också tillträdeskrav för programmet och ev. tröskelkrav för progression inom programmet, eller motsvarande.
|
| |
Organisation:
Storseminarier med blandade teorigenomgångar och räkneövningar.
|
| |
Kursinnehåll:
Kursen inleds med en genomgång av Maxwells fältekvationer samt införande av potentialfunktioner. Maxwells ekvationer ges på differentialform och Fourier-transformer används i stor utsträckning. Flera olika, kompletterande, lösningsmetoder till Laplaces och Poissons ekvationer används: Variabelseparation; konform avbildning; egenskaperna hos analytiska funktioner; spegelladdningsmetoden. Multipolutveckling av potentialerna gås igenom. Kursens fortsättning kan sedan delas upp i de två områdena generering av elektromagnetisk strålning och elektromagnetiska vågors utbredning. I den första av dessa två delar gås accelererade laddningars potentialfält igenom, sk. Lienard-Wichert potentialer och en hel del om antennteori. Hur fält genereras i praktiska tillämpningar som i t.ex. mikrovågsugnen tas upp. Vågutbredning studeras i olika material och vid gränsytor, speciellt vid metallytor. Effekten av att dielektricitetsfunktion inte är en konstant, utan en frekvens- och våglängds-beroende funktion, diskuteras och hur lösningarna till Maxwells ekvationer ser ut i olika typer av material. Begreppet elektromagnetisk egenmod introduceras. Med hjälp av dessa egenmoder beräknas van-der-Waals- och Casimir-krafter mellan föremål. För att anknyta till den aktuella forskningsfronten görs en detaljerad beräkning på Grafen. Slutligen behandlas relativistisk elektrodynamik, 4-vektorer och elektromagnetiska fälttensorn.
|
| |
Kurslitteratur:
David J. Griffiths, Introduction to Electrodynamics, Addison-Wesley.
|
| |
Examination: |
TENA
UPG1
|
Skriftlig tentamen (U,3,4,5)
Frivilliga Inlämningsuppgifter under kursens gång (U,G)
|
6 hp
0 hp
|
| |
|
Poängen från inlämningsuppgifterna läggs till poängen på den skriftliga tentamen. Poägen kan bara användas under det läsår som uppgifterna gjordes. |
|