FYSA2011 Electromagnetism (4 cr)

Open the course unit brochure on Sisu
Study level:
Intermediate studies
Grading scale:
0-5
Language:
Finnish
Responsible organisation:
Department of Physics
Curriculum periods:
2024-2025, 2025-2026, 2026-2027, 2027-2028

Description

  • repetition of the fundamentals of electrostatics and electromagnetism (electric and magnetic fields, associated potentials, Lorentz force and electromagnetic induction)

  • Poisson's and Laplace's equations, uniqueness theorem

  • Hall effect

  • the integral and differential presentations of Maxwell's equations

  • the boundary conditions of the electromagnetic fields

  • electric and magnetic dipole, polarisation, magnetization

  • the energy of the electromagnetic field and Poynting's vector

  • Lorentz transformation and the relativistic calculation on electromagnetic fields

  • the generation and transfer of electromagnetic radiation

  • computer simulations of electromagnetic phenomena   

Learning outcomes

fter passing the course, the student

  • knows the common electromagnetic problems and can select appropriate methods to solve them

  • knows the potential presentation of electromagnetic fields and can find electric potential usind the Laplace and Poisson equations

  • can describe in the microscopic level of matter, how dielectic material is polarized, and describe polarization mathematically using (bound) polarisation charges

  • can describe in the microscopic level of matter, how materials are magnetized, and describe magnetization mathematically using (bound) magnetization currents

  • knows the boundary conditions of the electromagnetic fields on the interface of materials and can calculate the change of the fields in common cases

  • can justify Faraday's induction law and can calculate the induced electromotive force in common cases

  • can derive the Maxwell's differential equations from the experimental laws using the appropriate mathematical methods, and further derive the electromagnetic wave equation from Maxwell's equations

  • knows the Poynting's theorem and how it is related to the conservation laws of the electromagnetic fields

  • can calculate the Poynting's vector and knows how it is related to the transfer of electromagnetic energy

  • masters mathematically the Lorentz transformation of electric and magnetic fields

  • knows the generation mechanism of electromagnetic radiation: the field of altering electric dipole and the radiation of accelerating charges

  • can use the numeric simulation codes to solve electromagnetic problems 

Description of prerequisites

  • FYSP1040 Sähköopin perusteet

  • FYSP1050 Sähkömagnetismin perusteet,

  • MATP211-213 Calculus 1-3

  • MATA181-182 Vektoricalculus 1-2

  • MATA114 Differentiaaliyhtälöt 

Literature

  • David J. Griffiths, Introduction to Electrodynamics (4th edition). Pearson, 2013. ISBN-13: 9781292021423.
  • Hannu Koskinen, Elektrodynamiikka, Limes ry, 2017

Completion methods

Method 1

Description:
Kurssi suoritetaan viikoittain palautettavilla harjoitustehtävillä, viikon luentoihin liittyvään ennakkomateriaaliin (aikaisemmilla kursseilla opitun kertausta) perustuvilla kertauskuulusteluilla ja kahdella välikokeella, tai lopputentillä.
Evaluation criteria:
Harjoitustehtävien painoarvo 20 - 30 %, välikokeiden 70 - 80 %. Kertauskuulusteluiden suorituksella voi tarvittaessa korvata kummankin välikokeen huonoimman tehtävän (korkeintaan 25 % välikokeen pisteistä). Ensimmäisessä lopputentissä voidaan ottaa luentokurssin laskuharjoituspisteet huomioon samalla painoarvolla kuin kurssi välikokeilla suoritettaessa. Mikäli lopputentin arvosana on parempi, jos se lasketaan vain tenttipisteiden perusteella, harjoitustehtäviä ei huomioida. Lopputentin tehtäviä ei voi hyvittää kertauskuulusteluiden tuloksilla.
Time of teaching:
Period 3
Select all marked parts

Method 2

Description:
Tämä suoritustapa on niille opiskelijoille, joille ensisijainen suoritustapa ei ole mahdollinen erityisistä syistä (esim. kieli, etäopiskelu, erityiset opintojärjestelyt). Ota yhteys kurssin vastuuopettajaan ennen tähän suoritustapaan ilmoittautumista.
Evaluation criteria:
Arvioitavat kotitehtävät, 40 - 60 % lopullisesta arvosanasta, ja kotitentti tai tentti, 40 - 60 % lopullisesta arvosanasta.
Select all marked parts
Parts of the completion methods
x

Participation in teaching (4 cr)

Type:
Participation in teaching
Grading scale:
0-5
Evaluation criteria:
<p>Harjoitustehtävien painoarvo 20 - 30 %, välikokeiden 70 - 80 %. Kertauskuulusteluiden suorituksella voi tarvittaessa korvata kummankin välikokeen huonoimman tehtävän (korkeintaan 25 % välikokeen pisteistä). Ensimmäisessä lopputentissä voidaan ottaa luentokurssin laskuharjoituspisteet huomioon samalla painoarvolla kuin kurssi välikokeilla suoritettaessa. Mikäli lopputentin arvosana on parempi, jos se lasketaan vain tenttipisteiden perusteella, harjoitustehtäviä ei huomioida. Lopputentin tehtäviä ei voi hyvittää kertauskuulusteluiden tuloksilla.</p>
Language:
Finnish
Study methods:

Luennot, harjoitustehtävät, välikokeet tai loppukuulustelu.  Kurssi suoritetaan viikoittain palautettavilla harjoitustehtävillä, viikon luentoihin liittyvään ennakkomateriaaliin (aikaisemmilla kursseilla opitun kertausta) perustuvilla kertauskuulusteluilla ja kahdella välikokeella, tai lopputentillä.

Study materials:

Luentomateriaalit, harjoitustehtävien esimerkkiratkaisut, muu mahdollinen materiaali, kurssikirja

Literature:
  • David J. Griffiths, Introduction to Electrodynamics (4th edition). Pearson, 2013. ISBN-13: 9781292021423.

Teaching

x

Independent study (4 cr)

Type:
Independent study
Grading scale:
0-5
Evaluation criteria:
<div><div><div><div>Arvioitavat kotitehtävät, 40 - 60 % lopullisesta arvosanasta, ja kotitentti tai tentti, 40 - 60 % lopullisesta arvosanasta</div></div></div></div>
Language:
Finnish
Study methods:

Itseopiskelu.  .

Study materials:

Lähtökohtaisesti samat kuin luentokurssilla ml. kurssikirja.

Teaching