Toegangseisen
Voorkennis van Analyse 1 (NA), Lineare Algebra 1 (NA), Klassieke Mechanica A en Introductie Moderne Natuurkunde. Er wordt aangenomen dat de student Analyse 2 (NA) volgt.
Beschrijving
In deze cursus leer je elektrische en magnetische verschijnselen te beschrijven met één enkele overkoepelende theorie: de beroemde Maxwell-vergelijkingen. Naast de bovengenoemde verschijnselen kun je hiermee ook nog eens heel andere verschijnselen beschrijven, waaronder elektromagnetische golven (zoals licht).
Aan de hand van experimenteel bepaalde wetmatigheden worden eerst de eigenschappen van statische elektrische en magnetische velden besproken. Daarna komen tijdsafhankelijke problemen aan bod. Uiteindelijk komt alle theorie samen in de Maxwellvergelijkingen.
De afleiding en oorsprong van deze vergelijkingen wordt behandeld aan de hand van experimentele waarnemingen, waaronder de wet van Coulomb en de wet van Biot-Savart. Tijdsafhankelijke velden worden besproken aan de hand van de Lorentzkracht, de EMF (electromotive force), en de inductiewet van Faraday.
Meer tijdsafhankelijke effecten en de relativistische aspecten daarvan komen aan de orde in de colleges Classical Electrodynamics en Relativistic Electrodynamics in het tweede jaar.
De volgende onderwerpen komen aan bod:
Electrostatica (H2 boek): Wet van Coulomb: Elektrische velden, veldlijnen, en elektrische flux; Stelling van Gauss en de Wet van Gauss; Gradiënt van een scalair veld en de elektrische potentiaal; Rotatie van een vectorveld en de Stelling van Stokes; Capaciteit en condensatoren;
Wiskundige technieken (H3 boek): De Poissonvergelijking en de Laplacevergelijking (Oplossingen in 1D en 2D; beperkte behandeling 3D); Dipoolbenadering;
Magnetostatica (H5 boek): Lorentzkracht; Wet van Biot-Savart en wet van Ampère; Vectorpotentiaal ;
Elektrodynamica (H7 boek): Niet-ideale geleiders: Wet van Ohm en EMF; Magnetische flux en inductie en Wet van Faraday; Zelfinductie en wederkerige inductie; Electrische en magnetische energiedichtheid; Displacement current;
Leerdoelen
- Elektrostatica: Berekenen van elektrische velden en potentialen voor ladingsverdelingen in 1D, 2D en 3D, door het toepassen van symmetrie en de wet van Gauss of door het oplossen van de Laplace of Poissonvergelijking, en deze relateren aan elektrische energie en capaciteit.
- Wiskunde: Uitrekenen van de divergentie en rotatie van een vectorveld in carthesische en sferische coördinaten.
- Magnetostatica: Berekenen van magnetische velden door elektrische stromen met behulp van de wet van Biot-Savart en deze relateren aan magnetische energie en inductie.
- Elektromagnetische krachten: Toepassen van de Lorentzkracht, de wet van Ampère, en de wet van Faraday, om krachten van bewegende ladingen en inductiespanningen van veranderende magneetvelden te berekenen.
- Maxwell vergelijkingen: Uitleggen hoe de Maxwell vergelijkingen en de golfvergelijking voor licht volgen uit de (vier onderstreepte) onderliggende empirische wetten.
Algemene vaardigheden
Wiskunde: Wiskundige verbanden en eigenschappen kennen en kunnen noteren van (gesloten) padintegralen, rotatie en gradiënt scalair veld
Wiskunde: Limieten en benaderingen kunnen gebruiken
Wiskunde: Taylorontwikkeling kunnen uitrekenen voor een gegeven uitdrukking
Natuurkunde: Eenheden omrekenen (voorvoegsels en juiste SI-eenheden)
Wiskunde: Differentiaalvergelijkingen oplossen (of een gegeven antwoord kunnen controleren)
Natuurkunde: De ACER methode kunnen toepassen in het oplossen van opgaves
Natuurkundige en wiskundige argumenten en berekeningen uit kunnen leggen aan collega-natuurkundigen
Rooster
Rooster
Voor gedetailleerde informatie ga naar Timetable in Brightspace
In MyTimetable (login) kun je alle vak- en opleidingsroosters vinden, waarmee jij je persoonlijke rooster kunt samenstellen. Onderwijsactiviteiten waarvoor je je via MyStudymap hebt ingeschreven, worden automatisch in je rooster getoond. Daarnaast kun je My Timetable gemakkelijk koppelen aan een agenda-app op je telefoon en worden roosterwijzigingen automatisch in je agenda doorgevoerd; bovendien ontvang je desgewenst per e-mail een notificatie van de wijziging. Je kunt notificaties aanzetten bij Instellingen, na login.
Vragen? Bekijk de video, lees de instructie of neem contact op met de ISSC helpdesk. Let op: Joint Degree studenten Leiden/Delft dienen de informatie uit de Leidse en Delftse MyTimetable's samen te voegen om een volledig rooster te zien. Deze video leg uit hoe dat werkt.
Onderwijsvorm
Zie Brightspace
Toetsing en weging
Het eindcijfer voor dit vak wordt bepaald door een combinatie van deelcijfers. Een schriftelijke tussentijdse toets over het eerste gedeelte van de stof bepaalt max. 30% van het eindcijfer. Huiswerkopdrachten die je buiten de contacturen maakt tellen mee als bonus voor 10% van het eindcijfer (dus maximaal 1 punt). Het maken van deze opdrachten wordt sterk aangeraden, maar is facultatief. De rest van het cijfer wordt bepaald door het tentamen, onder de voorwaarde dat er minstens een 5,5 moet worden gescoord op het tentamen om het vak met een voldoende af te sluiten. Mocht er een hertentamen nodig zijn, dan vervallen de toets- en huiswerkcijfers. In dat geval bepaalt het cijfer voor het hertentamen het cijfer voor het vak voor 100%.
Literatuurlijst
Introduction to Electrodynamics, David J. Griffiths, 4e editie (de blauwe cover), ISBN-13: 9781108420419 (Cambridge University Press). Aanschaf van dit boek is verplicht (advies: tijdig bestellen). Hetzelfde boek wordt gebruikt bij het vak Classical Electrodynamics.
Inschrijven
Als student ben je zelf verantwoordelijk om je tijdig, dat wil zeggen 14 dagen voor aanvang van het vak, in te schrijven. Dat kan via Mystudymap. Dit doe je twee keer per jaar: één keer voor de vakken die je wilt volgen in semester 1 en één keer voor de vakken die je wilt volgen in semester 2. Let op: na-inschrijven is niet mogelijk.
Inschrijven voor vakken in het eerste semester is mogelijk vanaf juli; inschrijven voor vakken in het tweede semester is mogelijk vanaf december. Eerstejaars bachelorstudenten worden voor semester 1 door de facultaire studentenadministratie ingeschreven; zij hoeven dit niet zelf te doen. Zie voor meer informatie deze pagina
Daarnaast is het voor alle studenten, inclusief eerstejaars bachelorstudenten, verplicht om zich in te schrijven voor tentamens. Dit kan tot en met uiterlijk 10 kalenderdagen voorafgaand aan het tentamen of tot vijf kalenderdagen in het geval van een hertentamen. Zonder geldige voorinschrijving in My Studymap kun je niet deelnemen aan het (her)tentamen.
Contact
Contactgegevens Docent: Prof. dr. M.P. van Exter