Kurs i vektorfält och elfält, vad behöver man tänka på?
Hej!
Har en kommande kurs i vektorfält och elektromagnetisk fältteori. Vektorfälten är vi redan igång med. Har förstått att det är en konceptuellt ganska svår kurs. Vad borde man tänka extra mycket på? Vad är en tidig nyckel till att göra sig redo för att förstå koncepten?
Kursinnehåll
Vektorfält
- Fältbegreppet i klassisk fysik; skalära fält och vektorfält.
- Derivering och integrering av fält; gradient, divergens, rotation, laplaceoperatorn, linjeintegral, ytintegral, volymintegral.
- Indexmetoden.
- Källor och virvlar; superposition, analys och syntes av fält.
- Integralsatser; Gauss och Stokes satser.
- Singulära fält; punktkälla, linjekälla, virveltråd, deltafunktionen.
- Kroklinjiga koordinater; skalfaktor, deriveringsoperatorer, integraler.
Elektrostatik
- Laddning och laddningstätheter.
- Elektrostatiska fältet; Coulombs lag, Gauss lag, superpositionsprincipen.
- Elektrostatisk potential.
- Elektrostatiska materialmodeller; ledare och isolatorer, elektriska dipoler och dipolfält, moment och krafter på dipoler i elektriska fält, polarisation och polarisationsladdningstätheter, permittivitet, förskjutningfältet, randvillkor,
- Elektrostatisk energi; kapacitansberäkning, energitäthet, kraftberäkning med energimetoden.
- Randvärdesproblem; Poissons och Laplaces ekvationer; entydighetssatsen, lösningsmetoder.
Magnetostatik
- Strömtäthetsfältet, kontinuitetsekvationen.
- Materialmodeller; Ohms lag, resistansberäkning, randvillkor, relaxationstid, Joules lag.
- Magnetiska flödestätheten; Lorentzkraften, Ampères lag, superpositionsprincipen, Biot-Savarts lag.
- Magnetiska vektorpotentialen.
- Magmagnetiska materialmodeller; magnetisk dipol och dipolfält, moment och krafter på dipoler i magnetiska fält, magnetisering, magnetiseringsströmtätheter, magnetiska fältstyrkan, randvillkor, ferromagnetisk hysteres.
- Magnetostatisk energi; beräkning av induktans och ömsesidig induktans, magnetisk energi, energitäthet, kraftberäkning med energimetoden.
Elektrodynamik
- Faradays induktionslag.
- Maxwells ekvationer, förskjutningsströmtätheten, randvillkor, vågekvationerna, retarderade potentialer.
- Komplexa vektorfält och Maxwells ekvationer på komplex form.
- Plana vågor; skineffekt. Poyntings teorem, reflektion och transmission av plana vågor vid plana gränsytor, Fresnels ekvationer, Brewstervinkel, total inre reflektion.
- Antenner; Hertzdipolen, sprötdipolantenner, antennförstärkning, direktivitet, strålningsresistans, strålningsdiagram.
Tack!
Nu sitter jag här och blir upprörd, läser ni vektorfält och elektromagnetisk fältteori i samma kurs?
Den är 9 hp. 1,5 hp är vektorfält. Vad är det som saknas? Kommer förmodligen i en annan kurs.
(För fysik- eller elektroingenjörer saknas ingenting i mattedelen av kursen, det är ju fysikdelen som är det viktiga 😜. Kursupplägget får mig att undra om ni kanske använder Cheng? Har för mig att den är upplagd på det viset)
För fysikdelen av kursen så tror jag framgångsfaktorer kan vara att redan från början ställa in sig på att helt enkelt bara acceptera Maxwells ekvationer, och istället koncentrera sig helt på vad _konsekvenserna_ av dessa ekvationer blir. Att spendera alltför mycket tankemöda på varför de ser ut som de gör kan få vem som helst att bli sinnessjuk (iallafall 3'an och 4'an). Sen tror jag en viktig sak för konceptförståelsen är grafiska visualiseringar, bilder och simuleringar, eftersom jag misstänker att laborationer blir ganska begränsade. Utnyttja internet som komplement till kurslitteraturen, och då menar jag inte att ägna tid åt att surfa runt efter sådant som inte ingår i kursen, utan att i de fall du känner behov, målmedvetet leta efter de där kompletterande grafiska framställningarna och kanske simuleringarna som hjälper till att greppa kurslitteraturförfattarens genomarbetade exempel.
Det jag borde gjort när jag läste vektoranalys var att fundera mer på den fysiska innebörden av det man gjorde. Typ, om man skulle räkna ut en flödesintegral så behövde man räkna ut en normalvektor till ytan och det fanns det en metod för att göra så jag gjorde det och räknade sen integralen och var nöjd. Det jag inte funderade på var vad den där normalen representerade och hur man ska tänka på flödesintegralen. Det blev pinsamt uppenbart att jag inte gjort det när jag sedan läste elektromagnetism. Jag hade stora problem, men när jag sen fick en känsla för vad man faktiskt gjorde när man räknade vektoranalys så föll bitarna på plats, eller det blev mycket enklare att ta tills sig elektromagnetismen. Därför tycker jag det låter på ett sätt bra att ha lite kombination, så att man också får en känsla för vad man faktiskt gör i vektoranalysen
JohanF skrev:(För fysik- eller elektroingenjörer saknas ingenting i mattedelen av kursen, det är ju fysikdelen som är det viktiga 😜. Kursupplägget får mig att undra om ni kanske använder Cheng? Har för mig att den är upplagd på det viset)
För fysikdelen av kursen så tror jag framgångsfaktorer kan vara att redan från början ställa in sig på att helt enkelt bara acceptera Maxwells ekvationer, och istället koncentrera sig helt på vad _konsekvenserna_ av dessa ekvationer blir. Att spendera alltför mycket tankemöda på varför de ser ut som de gör kan få vem som helst att bli sinnessjuk (iallafall 3'an och 4'an). Sen tror jag en viktig sak för konceptförståelsen är grafiska visualiseringar, bilder och simuleringar, eftersom jag misstänker att laborationer blir ganska begränsade. Utnyttja internet som komplement till kurslitteraturen, och då menar jag inte att ägna tid åt att surfa runt efter sådant som inte ingår i kursen, utan att i de fall du känner behov, målmedvetet leta efter de där kompletterande grafiska framställningarna och kanske simuleringarna som hjälper till att greppa kurslitteraturförfattarens genomarbetade exempel.
Ja, det verkar vara Cheng. Tack!
