Elektromagnetism - teori och tillämpning

Mål

Kursens syfte är att behandla grundläggande teori för elektromagnetiska fält och att visa på elektromagnetismens stora betydelse för den tekniska utvecklingen i modern tid. Speciellt beaktas tillämpningsexempel inom kommunikationsområdet. Efter genomgången kurs ska studenten kunna;

• lösa problem relaterade till elektrostatik och magnetostatik
• lösa problem relaterade till induktion och elektromagnetiska vågor
• självständigt använda elektromagnetisk teori för att arbeta med problem på integralform
• relatera teorin till tillämpningar baserade på elektriska och magnetiska fenomen
• beräkna och visualisera elektromagnetiska fält med hjälp av datorsimuleringar baserade på finita elementmetoden
• kunna utföra enkla mätningar relaterade till elektromagnetiska fält

Innehåll

• I samband med pågående flervariabelanalys introduceras relevanta matematiska begrepp med fokus på tredimensionella koordinatsystem samt skalärfält och vektorfält.
• Elektrostatik: Elektrisk laddning, Elektriskt fält, Coulombs lag, elektrisk potential, Gauss lag.
• Magnetostatik: Strömstyrka och strömtäthet, resistivitet. Kontinuitetsekvationen. Magnetisk flödestäthet, Biot-Savarts lag, Amperes lag, magnetiskt flöde.
• Dielektriska material: Ledare, kapacitans, dielektrikum, elektriska dipol och polarisation. Magnetiskt moment, magnetisering. Elektriska och magnetiska kretsar.
• Elektromagnetisk induktion: Kvasistationära elektromagnetiska fält, Faradays lag. Induktans.
• Elektromagnetiska vågor: Maxwells ekvationer, reflektion, brytning, polarisation.

Kursen tar även upp tillämpningar inom områden som trådbunden och trådlös kommunikation, minnesteknik etc. För den intresserade ges även en introduktion av vektoranalys och elektromagnetism på integralform: Divergens, rotation. Gauss och Stokes teorem. Poissons och Laplaces ekvationer. Spegelladdningsmetoden. Randvillkor.