FYSP1040 Introduction to Theory of Electricity (4 cr)
Description
The Charge model and electric interaction
Conductors and insulators
Electric field, electric flux and Gauss’s Law
Electric potential
Capacitance and capacitors as well as electric potential energy
Current, resistance, electromotive force and power in DC circuits
DC circuits and Kirchhoff’s laws
Mathematical and numerical contents: surface integrals, numerical visualisation of electric fields and equipotential lines.
Learning outcomes
At the end of the course, students will be able to
describe the charge model and utilize this model to explain simple electrical interactions related to experimental observations
explain the origin of the electrical force between particles (both in conductors and in insulators) and the connection between electric field and potential of charges and the electrical force and electric potential energy
explain the concept of electric flux as well as apply different symmetries and Gauss's law to solve electrostatic problems
explain the capacitance of a capacitor and the effect of an insulator between capacitor plates and remember that the electric field energy can be stored in a capacitor
define the basic concepts of DC circuits such as electron current, electromotive force and power
expain the physical principles of Kirchhoff's laws
apply Ohm's law and Kirchhoff's laws for simple DC circuits
interpret simple, commented computer program and edit it based on a given problem
work constructively in a group and assess both personal and groups contributions while working in a group.
Description of prerequisites
FYSP1010 Introduction to mechanics and FYSP1020 Waves and thermodynamics or similar studies.
Study materials
Verkkomateriaali, Opi fysiikkaa -kanavan opetusvideot
Literature
- Randall D. Knight. Physics for Scientists and Engineers - A Strategic Approach with Modern Physics. ISBN 978-0-13-394265-1. Harlow, Essex: Pearson Education, 2017.; ISBN: 978-0-13-394265-1
Completion methods
Method 1
Method 2
Method 3
Teaching (4 cr)
Luennot, laatuaikaoppimiseen perustuen viikoittain keskustelut ja vuorovaikutteiset tilaisuudet pienryhmissä sisältäen ryhmässä ja itsenäisesti tehtäviä harjoitustehtäviä ja projektitöitä sekä ryhmä- ja itsearviointi kurssin lopuksi.
Harjoitustehtävät palautetaan kirjallisina ja ne arvostellaan.
Teaching
1/4–2/16/2021 Small group teaching
Independent study (4 cr)
Itsenäisesti viikoittain tehtävät harjoitustehtävät ja oppimispäiväkirja sekä projektityöt ja itsearviointi.
Harjoitustehtävät palautetaan kirjallisena ja ne arvostellaan.
Teaching
1/4–2/16/2021 Independent project
Independent study (4 cr)
Itsenäinen opiskelu (kurssikirja, videot), erikseen sovittavat harjoitustehtävät ja suullinen kuulustelu.