FYSP1040 Introduction to Theory of Electricity (4 cr)

Open the course unit brochure on Sisu
Study level:
Basic studies
Grading scale:
0-5
Language:
Finnish
Responsible organisation:
Department of Physics
Curriculum periods:
2020-2021, 2021-2022, 2022-2023, 2023-2024

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

Evaluation criteria:
Esimerkiksi itsenäisesti ja ryhmässä tehdyt harjoitustehtävät ja projektityöt (39/60), itsearviointi (7/60), ryhmäarviointi (7/60) sekä opettajan arviointi (7/60). Arvioinninkohteiden kokonaispistemäärästä on saatava vähintään 50 %.
Time of teaching:
Period 3
Select all marked parts

Method 2

Description:
Tämä suoritustapa on tarkoitettu opiskelijoille, joille ensimmäinen suoritustapa ei erityisistä syistä ole mahdollinen (esim. opetuskieli, asuminen muualla, suositus yksilöllisistä opintojärjestelyistä). Suoritustavasta on otettava yhteyttä opettajaan ennen kurssille ilmoittautumista.
Evaluation criteria:
Esimerkiksi harjoitustehtävät ja projektityö (39/53), itsearviointi ja oppimispäiväkirja (7/53) ja arviointikeskustelu (7/53). Arvioinninkohteiden kokonaispistemäärästä on saatava vähintään 50 %.
Time of teaching:
Period 3
Select all marked parts

Method 3

Description:
Tämä suoritustapa on tarkoitettu opiskelijoille, joille ensimmäinen suoritustapa ei erityisistä syistä ole mahdollinen (esim. opetuskieli, asuminen muualla, suositus yksilöllisistä opintojärjestelyistä). Suoritustavasta on otettava yhteyttä opettajaan ennen kurssille ilmoittautumista.
Evaluation criteria:
Esimerkiksi harjoitustehtävät ja projektityö (39/53), itsearviointi ja oppimispäiväkirja (7/53) ja arviointikeskustelu (7/53). Arvioinninkohteiden kokonaispistemäärästä on saatava vähintään 50 %.
Select all marked parts
Parts of the completion methods
x

Teaching (4 cr)

Type:
Participation in teaching
Grading scale:
0-5
Evaluation criteria:
Esimerkiksi itsenäisesti ja ryhmässä tehdyt harjoitustehtävät ja projektityöt (39/60), itsearviointi (7/60), ryhmäarviointi (7/60) sekä opettajan arviointi (7/60). Arvioinninkohteiden kokonaispistemäärästä on saatava vähintään 50 %.
Language:
Finnish
Study methods:

  • 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

x

Independent study (4 cr)

Type:
Independent study
Grading scale:
0-5
Evaluation criteria:
Esimerkiksi harjoitustehtävät ja projektityö (39/53), itsearviointi ja oppimispäiväkirja (7/53) ja arviointikeskustelu (7/53). Arvioinninkohteiden kokonaispistemäärästä on saatava vähintään 50 %.
Language:
Finnish
Study methods:

  • Itsenäisesti viikoittain tehtävät harjoitustehtävät ja oppimispäiväkirja sekä projektityöt ja itsearviointi.

  • Harjoitustehtävät palautetaan kirjallisena ja ne arvostellaan. 

Teaching

x

Independent study (4 cr)

Type:
Independent study
Grading scale:
0-5
Evaluation criteria:
Esimerkiksi harjoitustehtävät ja projektityö (39/53), itsearviointi ja oppimispäiväkirja (7/53) ja arviointikeskustelu (7/53). Arvioinninkohteiden kokonaispistemäärästä on saatava vähintään 50 %.
Language:
Finnish
Study methods:

Itsenäinen opiskelu (kurssikirja, videot), erikseen sovittavat harjoitustehtävät ja suullinen kuulustelu. 

Teaching