DEE-12001 Sähkömagnetiikka, 5 op
Electromagnetics
Vastuuhenkilö
Kirsi Nousiainen
Opetus
| Toteutuskerta | Periodi | Vastuuhenkilö | Suoritusvaatimukset |
| DEE-12001 2019-01 | 3 |
Kirsi Nousiainen |
Suoritusvaatimuksena hyväksytysti suoritetut verkkotehtävät ja sähköinen tentti. |
Osaamistavoitteet
Opiskelija osaa selittää, mitä ovat staattinen sähkökenttä, stationäärinen virtakenttä ja staattinen magneettikenttä. Hän osaa selittää, mihin perushavaintoihin edellisten mallit nojaavat sekä osaa selittää sähkömagneettisten kenttien malleissa käytettävät perussuureet. Opiskelija tunnistaa staattisten sähkö- ja magneettikenttien sekä stationäärisen virtakentän peruslait. Opiskelija osaa yhdistää Coulombin ja Gaussin lait sekä Kirchoffin jännitelain staattisen sähkökentän peruslakeihin. Opiskelija osaa yhdistää Kirchoffin virtalain ja Joulen lain staattisen virtakentän peruslakeihin. Opiskelija osaa osaa selittää Faradayn induktiolain ja soveltaa sitä yksinkertaisiin käytännön tehtäviin. Opiskelija osaa kirjoittaa väliaineyhtälöt staattisille sähkö- ja magneettikentille sekä osaa selittää yleisellä tasolla ilmiöt, joita väliaineyhtälöillä mallinnetaan. Opiskelija laskea staattisten sähkö- ja magneettikenttien sekä johdekenttien suureita yksinkertaisissa perustapauksissa. Osaa selittää, miten sähkö- ja magneettikentissä esiintyvät voimavaikutukset liittyvät järjestelmän energiaan.
Sisältö
| Sisältö | Ydinsisältö | Täydentävä tietämys | Erityistietämys |
| 1. | Sähkömagnetiikan peruskäsitteet, kentän käsite ja Maxwellin yhtälöiden esittely. | Teorian johtamisen periaatteet. | |
| 2. | Vektorianalyysi ja peruslaskutoimitukset. | ||
| 3. | Sähkömagneettisen teorian peruspostulaatit. | ||
| 4. | Vektorikenttiin liittyvät matemaattiset operaatiot, keskeiset teoreemat, nollaidentiteetit. | ||
| 5. | Permittiviteetti, dipoli, polarisaatio sekä staattisen sähkökentän taipuminen. Kompleksinen permittiviteetti. | ||
| 6. | Sähkökenttään varastoitunut energia sekä voiman laskeminen kenttään varastoituneesta energiasta. | ||
| 7. | Sähkökenttien numeerisen laskennan perusteet. Poissonin ja Laplacen yhtälöiden johtaminen peruslaeista. | ||
| 8. | Stationäärinen virtakenttä, virta ja virrantiheys. Ohmin lain ja Joulen lain johtaminen stationäärisen virtakentän peruslaeista. Kirchoffin virtalain johtaminen stationäärisen virtakentän peruslaeista. | ||
| 9. | Staattisen magneettikentän peruskäsitteet ja magneettipiirit. Ampéren laki ja Biot-Savartin laki, magneettinen dipolimomentti, magneettiset materiaalit ja magnetoituma, hystereesi sekä väliaineyhtälöt. | Vektorimagneettipotentiaali. | |
| 10. | Faradayn induktiolaki, muuntaja sekä pyörivien koneiden perusteet. | ||
| 11. | Maxwellin yhtälöt. |
Esitietovaatimukset
| Opintojakso | P/S | Selite |
| MAT-01210 Insinöörimatematiikka A 2 | Pakollinen | |
| MAT-02401 Vektorianalyysi | Pakollinen |
Vastaavuudet
| Opintojakso | Vastaa opintojaksoa | Selite |
| DEE-12001 Sähkömagnetiikka, 5 op | DEE-12000 Sähkömagnetiikka 1, 4 op |