FYSP1050 Introduction to Electromagnetism (6 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

  • Magnetism and magnetic field

  • Moving charge as the source of the magnetic field and Ampère's law

  • Moving charge in electromagnetic field

  • Electromagnetic induction: Faraday's Law and Lenz’s law

  • Inductance and energy of a magnetic field

  • Simple AC circuits

  • Impedance and AC power

  • High-pass and low-pass filters

  • Maxwell's equations

  • Electromagnetic waves; energy and momentum in an electromagnetic wave

  • Models of light (wave-particle duality and ray model)

  • Fermat’s principle

  • Interference: Double-Slit experiment, Diffraction, Interferometer

  • Principles of Ray Optics: Reflection, refraction, mirrors and lenses.

Mathematical and numerical contents: line integral

Learning outcomes

At the end of the course, students will be able to 

  • recognise magnetic interactions in simple experimental situations and explain observations utilizing the concept of magnetic field

  • use Lorentz force law to calculate trajectories of charged particles as well as explain the magnetic field of a moving charge

  • explain the electromagnetic induction, Lenz Law and transformer working principle

  • apply Faraday's law for solving induction related electromagnetic problems

  • name the basic principles of AC circuits and explain the connection between the energy stored in magnetic field and the electromagnetic coil

  • present Maxwell's equations in integral form

  • explain the propagation of electromagnetic plane waves using Maxwell's equations

  • calculate the energy as well as momentum in a electromagnetic wave

  • describe the propagation of waves in matter, on the boundaries between systems and in slit-systems

  • explain, how a picture is formed in mirrors, lenses and typical optical devices

  • 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, FYSP1020 Waves and thermodynamics and FYSP1040 Introduction to theory of electricity or similar studies.  

Study materials

Verkkomateriaalit, 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, Period 4
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, Period 4
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 (6 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 kirjallisena ja ne arvostellaan.  

Teaching

x

Independent study (6 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 (6 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.

  • Harjoitustehtävät palautetaan kirjallisena ja ne arvostellaan. 

Teaching