Elektrostatik:

• Coulombs lag; elektriska fältet E; laddningsfördelningar; Gauss lag, där fält definieras utifrån deras kraftverkan, beräkna fält utifrån givna laddningsfördelningar,
• skalära potentialen; elektrostatisk energi; ledare; kapacitans,
• speglingsmetoder för randvärdesproblem,
• elektriska dipolen; polarisation; bundna laddningar; D-fältet; dielektrika; permittivitet, elektriska fältets växelverkan med material,
• strömtäthet; ledningsförmåga; resistans; Joules lag. 

Magnetostatik och induktion:

• Biot-Savarts lag; magnetiska fältet B; kontinuitetsekvationen; Ampères lag; vektorpotentialen,  B-fältet definieras utifrån dess kraftverkan; beräkna magnetiska fält utifrån en given stationär strömfördelning,
•  magnetiska dipolen; magnetisering; bundna strömtätheter; H-fältet; permeabilitet; magnetiska fälts växelverkan med material,
• elektromotorisk kraft; induktionslagen; induktans; magnetisk energi.

Elektrodynamik:

• Maxwells ekvationer; Poyntings teorem för energitransport,
• vågekvationen; plana vågor; komplexa fält; plana vågor i material; reflexion och transmission, vinkelrätt infall mot dielektrika och snett infall mot metall,
• elektriska och magnetiska elementardipolantennerna.

Efter kursen ska studenten utifrån en elektromagnetisk problembeskrivning kunna

• lösa elektrostatiska problem genom att välja rätt metod, analysera problemet med korrekt tillämpad teori och matematiska verktyg (vektoralgebra, integralkalkyl, approximationer), för att erhålla och presentera korrekta resultat, samt rimlighetsbedöma om resultaten är korrekta,
• lösa magnetostatiska problem och induktionsproblem genom att välja rätt metod, analysera problemet med korrekt tillämpad teori och matematiska verktyg (vektoralgebra, integralkalkyl, approximationer), för att erhålla och presentera korrekta resultat, samt rimlighetsbedöma om resultaten är korrekta,
• lösa elektrodynamiska problem genom att välja rätt metod, analysera problemet med korrekt tillämpad teori och matematiska verktyg (vektoralgebra, integralkalkyl, approximationer, komplexa metoden), för att erhålla och presentera korrekta resultat, samt rimlighetsbedöma om resultaten är korrekta. 

Notera att ’lösa problem’ i alla tre lärandemålen ovan betyder också att utifrån en lämplig del av Maxwells ekvationer med hjälp av vektoranalys, integralkalkyl och differentialkalkyl kunna visa hur, inom elektromagnetismen, kända uttryck är relaterade till varandra. T.ex. Gauss lag på integralform ska kunna härledas utifrån differentialekvationen. 

Kursinformation: Aktuell kursinformation och kursmaterial finns på KTH canvas kurshemsidor för EI1220. Föreläsaren kontaktas enklast vid lektionstillfället eller per email.

Videos: De från 2020 inspelade lektioner tillsammans med motsvarande föreläsnings-slides kommer att läggas upp, veckovis, på canvas-sidan så det går utmärkt att lyssna på dem digitalt. Kursens material 2021 motsvaras av materialet 2020 i läsanvisningar av materialet. Mindre ändringar i struktureringen av undervisningen görs.

Att göra före start: En kort repetition av vektoranalys finns i kap 2 i Cheng, se även formelsamlingen i slutet av Gunnar Peterssons studiehäfte. Det är nyttigt att repetera vektoranalysen innan kursen startar, då beräknandet av elektromagnetismens storheter använder bl.a. integraler över vektorstorheter, nabla, rotation och kryssprodukter mm.

Läs: Kap 1-3.3 i Cheng. Samt kap 1 i Gunnar Peterssons studiehäfte, inklusive appendix till kap. 1.

Registrering: För att du skall få delta i kursen måste du registrera dig till den. Registrering sker elektroniskt via mina sidor. Om den inte finns där kan du kontakta Servicecentret.

Upplägg: Kursen presenteras via (möjligen digitala) föreläsningar och övningar, se KTH's schema. Det finns även räknestugor. Vi jobbar med kontinuerligt lärande av faktermer och vanliga begrepp i Hemuppgifterna. Examination av tre läromoment Elektrostatik, Magnetostatik och Dynamik sker löpande efter vardera del. Det finns också en slutexamen och en omtentamen.

Kursen följer studiehäftet där de flesta kursmoment gås igenom, här finns förberedelseavsnitt med viss kortfattad teori och förberedelseuppgifter. En mappning av lektioner till Cheng-kapitel hittar du i dokumentet med läsinstruktioner på canvas. På CD-ROM skivan “EMIL” finns enklare uppgifter som ska underlätta förståelsen av teorin. På övningarna räknas ett antal uppgifter ofta från studiehäftet, som exemplifierar hur teorin kan användas i enklare situationer. Med enkla i detta sammanhang avses problem, som kan lösas med analytiska metoder på begränsad tid. Räknestugorna är för egenräkning, där lärare finns att fråga.

Föreläsningar
Föreläsningarna behandlar i huvudsak samma stoff som kurslitteraturen men framställningssättet är ibland annorlunda. Stor vikt läggs på förståelsen av den fysikaliska bakgrunden. Som student förväntas du ha läst anvisat kapitel före lektionens början, då endast kapitlets kritiska huvudpunkter kommer att diskuteras under föreläsningen. De övriga koncepten förväntas studenten arbeta in på egen hand.

Föreläsningarna innehåller koncept frågor (polls) att lösas under lektionen, dessa är viktiga då de försöker hjälpa till att förmedla en fysikalisk förståelse för de fenomen som diskuteras. För att kunna lösa koncept frågor är det nödvändigt att läsa motsvarande avsnitt i boken före lektionen. Detta kommer också att underlätta förståelsen av materialet som avhandlas på lektionen. Till detta kommer hemuppgifterna som ska lösas på angiven tid.

Notera: Föreläsningarna håller ett relativt högt tempo. Därför rekommenderas att inför varje föreläsning noggrant läsa igenom relevanta avsnitt i kursboken och studiehäftet, samt börja lösa förberedelse- och övnings-tal motsvarande det aktuella kapitlet.

Hemuppgifter: På canvas finns hemuppgifter (i form av Quizes) för elektrostatik (HEM-E 1,2,3) och magnetostatik (HEM-M 1,2,3). Respektive del i HEM-W x (x=1,2,3; W=E,M) är öppen en vecka, och det maximala antalet poäng räknas till veckans bidrag. Om summan av alla HEM-E x är 90% eller mer av poängen ger detta ett bonus bidrag med 1p till motsvarande läromoment (på samma sätt för HEM-M). HEM-E och HEM-M är oberoende av varandra, dvs man kan klara av HEM-M och fallera HEM-E eller tvärt om. Poängen bidrar endast till motsvarande del på slut-tentan. HEM-E/HEM-M finns för både EI1220 och EI1228 på respektive Canvas-sida. Notera, eventuella poäng från Hemuppgifter håller jag reda på fram till och med första omtentan under samma läsår, där efter försvinner poängen.

Notera: Hemuppgifterna har som mål att introducera studenten till termer och begrepp samt öva för att undvika vanliga missuppfattningar. Hemuppgifterna har inte som mål att öva på att lösa tentamens-liknande problem. Syftet med hemuppgifter är främst att främja kontinuerligt läsande i kurslitteraturen, och att öva på begrepp och grundläggande formler.

OBS! Det kan inte nog understrykas, att för att man ska kunna tillgodogöra sig kursen krävs en aktiv insats i form av att man självständigt löser ett stort antal problem i studiehäftet, Cheng och gamla tentor. För rekommenderade tal, se Kursöversikt på Canvas.

Kursen har tre kontrollskrivningar för EI1220 (de två första för EI1228), en för varje lärandemål: Elektrostatik (TENE), Magnetostatik (TENM), och Elektrodynamik (TEND) (den sista kontrollskrivningen sammanfaller med tentan i Januari). Examination, betygsättning och hjälpmedel finns under fliken Examination och slutförande.

KTH Schema EI1220 HT-2021

Kunskaper i integralkalkyl, jw-metoden, vektoralgebra (kartesiska-, cylindriska- och sfäriska koordinatsystem, skalär- och kryssprodukt), vektoranalys (gradient, divergens, rotation, Gauss och Stokes vektorsatser) samt kännedom om begreppen kraft, moment, tyngdpunkt, arbete, energi och effekt.

Före kursen börjar: läs igenom Cheng kapitel 1, 2 och 3.1-3.3, samt kap 1 i Gunnar Peterssons studiehäfte, inklusive appendix till kap. 1.

Cheng Kap. 2 är en kort och kompakt repetition av nödvändig vektoranalys, vilket kommer att användas flitigt i kursen. Cheng Kap. 1 & 3.1-3.3 är där vi börjar vid första lektionen.

I canvas Kursöversikt finns det en tabell med föreläsningsdatum och övningsdatum och motsvarande material och rekommenderade tal i respektive Cheng och Gunnar Peterssons kursmaterial, samt gamla tentor.

Notera att Gunnar Petersson tillhandahåller en kortare sammanfattning, medan Cheng går igenom det hela noggrant och för det mesta bredare. Vänligen läs igenom föreläsningsens materialet före lektionen, så blir det lättare att er att följa med i föreläsningen och övningar.

Kursbok: Cheng, Field and Wave Electromagnetics, Kårbokhandeln

Studiehäfte: Gunnar Petersson, Teoretisk Elektroteknik, stationära fenomen och elektromagnetism (Kårbokhandeln)

Facit till Gunnar Petersson finns på canvas kurshemsida under kursöversikt.

CD-ROM-skiva: “EMIL” (canvas kurshemsidan, under kursöversikt)

Om du har en funktionsnedsättning kan du få stöd via Funka:

Funka- stöd för studenter med funktionsnedsättningar

A, B, C, D, E, FX, F

• TEND - Skrivning, 3,0 hp, Betygsskala: A, B, C, D, E, FX, F
• TENE - Skrivning, 3,5 hp, Betygsskala: A, B, C, D, E, FX, F
• TENM - Skrivning, 4,0 hp, Betygsskala: A, B, C, D, E, FX, F

Examinator beslutar, baserat på rekommendation från KTH:s handläggare av stöd till studenter med funktionsnedsättning, om eventuell anpassad examination för studenter med dokumenterad, varaktig funktionsnedsättning.

Examinator får medge annan examinationsform vid omexamination av enstaka studenter.

TENE, TENM och TEND kan examineras dels var för sig (vid kontrollskrivningar) och dels tillsammans (vid tentamen och omtentamen).

Kursen har tre kontrollskrivningar (TENE, TENM, TEND) för EI1220 en för varje lärandemål: Elektrostatik (TENE), Magnetostatik (TENM), och Elektrodynamik (TEND). Vi har också en avslutande tenta (TEN) där alla lärandemål testas. Utöver detta finns det två uppsättningar av online övningar (hemuppgifter) (HEM E,M), kopplad till respektive lärandemål E och M. Datum för kontrollskrivningarna och tenta finns på KTHs schema för EI1220

Det finns två till tre tillfällen under kursen att klara ett lärandemål: vid kontrollskrivningen, tentan eller omtentan. Varje del med möjliga betyg och motsvarande materialhänvisning finns i tabellen nedan.

SH=Gunnar Peterssons studiehäfte, C=Cheng. Kontrollskrivningarna ger möjlighet att klara av respektive lärandemål motsvarande TENE, TENM och TEND. Dvs godkänd kontrollskrivning TENx motsvarar godkändt Ladok TENx moment.

Information om Kontrollskrivningar och Tentan

Anmälan till tentamen och kontrollskrivningar är obligatorisk och görs via webben den personliga menyn under anmällan till tenta. För att kunna anmäla dig till en tentamen måste du dels vara registrerad på kursen, dels vara terminsregistrerad för aktuell termin. Du måste anmäla dig till tentamen senast 14 dagar före examinationstillfället.

Tentamen för EI1220 omfattar alla tre delarna. Betyg på vardera delen (elektrostatik, magnetostatik och dynamik) enligt betygskriterierna ovan, kursbetyg enligt tabellen nedan.

Komplettering:  Denna kurs använder i praktiken ej Fx.

Tillåtna hjälpmedel vid tentamen och kontrollskrivningar: Formelsamlingen BETA av Råde och Westergren, samt en A4-sida med egenhändigt handskriven text (formelblad).

Notera, endast en sida av pappret. A4-sidan ska lämnas in med tenta/kontrollskrivning.

Betygskriterier för respektive lärandemål

Varje lärandemål, kallat Elektrostatik, Magnetostatik, och Dynamik (=E,M,D) kan examineras på en kontrollskrivning eller motsvarande tenta-del på sluttentamen enligt tabellen ovan. Poängen på ett lärandemål (kontrollskrivning/tentamens-del) betygssätts enligt tabellen nedan med motsvarande koppling till lärandemålen.

Variabeln p beräknas lite olika sätt under kursens gång, allt eftersom moment klaras av. Alternativen är följande:

• ˆ Alt. 1: Vid ett givet TENx, utan tidigare bonus, där x∈ E,M,D är p summan av erhållen poäng på TENx delat med alla möjliga poäng för TENx.
  ˆ
• Alt. 2: Vid andra(eller tredje) försöket på TENx-delen är p summan av min(maxTal1,max(TENx,Tal1)) plus tentans övriga poäng på x-delen plus eventuell hemuppgifts, allt delat med maxipoäng från x-delen på tentan/omtentan.

maxTal1=maximalt antal möjliga poäng på första talet på x-delen av tentan. TENx=poäng på TENx, Tal1=poäng på första talet på x-delen på tentan. Här är x=E,M,D-delen av tenten. Notera att p ∈ [50, 66) är ekvivalent med 50 ≤ p < 66.

Godkänt, ≥ 50%, på ett TENx-moment raporteras till ladok.

Helkursbetyg

Helkursbetyg sätts utifrån betygen av lärandemålen. Ett kursbetyg sätts utifrån en triplett av lärandemålsbetyg för EI1220. Notera att betygsmässigt är tex (E,E,C)=(E,C,E)=(E,E,C) på samma sätt för övriga tripletter.

Alla andra kombinationer resulterar i F som helkursbetyg.

Plussning tillåts för respektive TENx.

• Vid grupparbete har alla i gruppen ansvar för gruppens arbete.
• Vid examination ska varje student ärligt redovisa hjälp som erhållits och källor som använts.
• Vid muntlig examination ska varje student kunna redogöra för hela uppgiften och hela lösningen.