EI1220 Teoretisk elektroteknik E 10,5 hp

Electromagnetic Theory E

OBS!

Informationen nedan baseras på en kursplan som ännu inte har börjat gälla.

Grundkurs i elektromagnetisk fältteori, inkluderar elektrostatik, magnetostatik, induktion, plana vågor samt elementärdipoler.
  • Utbildningsnivå

    Grundnivå
  • Huvudområde

    Teknik
  • Betygsskala

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

Kurstillfällen/kursomgångar

HT19 CELTE för programstuderande

  • Perioder

    HT19 P1 (3,0 hp), P2 (7,5 hp)

  • Anmälningskod

    50787

  • Kursen startar

    2019-09-16

  • Kursen slutar

    2020-01-14

  • Undervisningsspråk

    Svenska

  • Studielokalisering

    KTH Campus

  • Undervisningstid

    Dagtid

  • Undervisningsform

    Normal

  • Antal platser

    Ingen begränsning

  • Kursansvarig

    Lars Jonsson <ljonsson@kth.se>

  • Lärare

    Lars Jonsson <ljonsson@kth.se>

  • Målgrupp

    Obligatorisk för Civilingenjörsutbildningen i elektroteknik (CELTE).

  • Del av program

HT18 CELTE för programstuderande

Lärandemål

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. 

Kursens huvudsakliga innehåll

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.

Kursupplägg

Föreläsningar och räkneövningar.

Behörighet

Slutförda kurser motsvarande kurserna för Civilingenjörsutbildning i elektroteknik (CELTE) i

  • linjär algebra
  • differential- och integralkalkyl, i en och flera variabler
  • analys av elektriska kretsar
  • vektoranalys.

Rekommenderade förkunskaper

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.

Litteratur

Uppgift om kurslitteratur meddelas i kurs-PM.

Examination

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

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

För studenter som ej avslutat EI1220 före period 4 2019 och som har kvarvarande moment så översätts KONE, KONM, TEN1 till TENE, TENM respektive TEND.

Examinator beslutar, i samråd med KTH:s samordnare för funktionsnedsättning (Funka), om eventuell anpassad examination för studenter med dokumenterad, varaktig funktionsnedsättning. Examinator får medge annan examinationsform vid omexamination av enstaka studenter.

Ges av

EECS/Energi och elektroteknik

Kontaktperson

Lars Jonsson

Examinator

Lars Jonsson <ljonsson@kth.se>

Påbyggnad

E1222 Teoretisk elektroteknik E, fortsättningskurs

Versionsinformation

Kursplan gäller från och med HT2019.
Examinationsinformation gäller från och med HT2019.