EI1220 Teoretisk elektroteknik E 10,5 hp

Electromagnetic Theory E

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

Information om årets kursomgång finns på KTH social, och på KTH-canvas.

Visa kursinformation utifrån vald termin och kursomgång:

Kursomgång och genomförande

Ingen kursomgång är vald

Välj termin och kursomgång ovan för att få information från rätt kursplan och kursomgång.

Kursinformation

Innehåll och lärandemål

Kursinnehåll *

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.

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. 

Kursupplägg

Föreläsningar och räkneövningar.

Kurslitteratur och förberedelser

Särskild 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.

Utrustning

Ingen information tillagd

Kurslitteratur

Uppgift om kurslitteratur meddelas i kurs-PM.

Examination och slutförande

Betygsskala *

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

Examination *

  • 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 samordnare för 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).

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.

Möjlighet till komplettering

Ingen information tillagd

Möjlighet till plussning

Ingen information tillagd

Examinator

Lars Jonsson

Ytterligare information

Kurswebb

Ytterligare information om kursen kan hittas på kurswebben via länken nedan. Information på kurswebben kommer framöver flyttas till denna sida.

Kurswebb EI1220

Ges av

EECS/Energi och elektroteknik

Huvudområde *

Teknik

Utbildningsnivå *

Grundnivå

Påbyggnad

E1222 Teoretisk elektroteknik E, fortsättningskurs

Kontaktperson

Lars Jonsson

Etiskt förhållningssätt *

  • 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.

Övrig information

I denna kurs tillämpas EECS hederskodex, se:
http://www.kth.se/eecs/utbildning/hederskodex.