Välkommen till Elektromagnetism och vågrörelselära IF1613
-
Upload
carlos-chase -
Category
Documents
-
view
42 -
download
3
description
Transcript of Välkommen till Elektromagnetism och vågrörelselära IF1613
![Page 1: Välkommen till Elektromagnetism och vågrörelselära IF1613](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062517/56813351550346895d9a5df6/html5/thumbnails/1.jpg)
Välkommen till Elektromagnetism och vågrörelselära IF1613
Lärare: Gunnar Björk – Kursansvarig, examinator Marcin Zwillo – Kurskontaktperson, labbassistentAziza Sudirman– övningsassistent
Kursens syften: Lära ut elektromagnetism och vågrörelseläraTräna problemformulering och problemlösningTräna studieteknik
Kurshemsida: Hemsidan är alltid aktuellastFöreläsnings- och övningsschema + labinstruktioner +hemtal + gamla tentor med svar + FAQ +kursnämndsprotokoll + kontaktadresser
http://www.ict.kth.se/courses/IF1613/
Marcin
Aziza
![Page 2: Välkommen till Elektromagnetism och vågrörelselära IF1613](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062517/56813351550346895d9a5df6/html5/thumbnails/2.jpg)
2B1350 → IF1613 år 2008. Vad är behöver 2B1350-studenter veta?
Den som har kursen 2B1350 kvar behöver ingen ny bok, kursinnehållet i IF1613 täcks av gamla kursboken. Du måste dock ansöka om att få byta kurs hos linjeansvarig eftersom 2B1350 inte längre examineras.
I IF1613 ingår 2 x 4 h laborationer → 6 hp blir 7,5 hp. Labbpek finns för nedladdning från kurshemsidan.
6-gradig betygsskala, A, B, C, D, E, F.
![Page 3: Välkommen till Elektromagnetism och vågrörelselära IF1613](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062517/56813351550346895d9a5df6/html5/thumbnails/3.jpg)
Elektromagnetism och vågrörelselära
Kursnämnd — fundera till nästa föreläsning
Vi är här för er skull, inte omvänt
Konstruktiv kritik på kursen välkomnas
Vi är öppna för synpunkter om kursupplägg et.c. — men vi och tidigare kursnämnder har också en egen uppfattning
![Page 4: Välkommen till Elektromagnetism och vågrörelselära IF1613](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062517/56813351550346895d9a5df6/html5/thumbnails/4.jpg)
Upplägg:
• Föreläsningarna går igenom ny teori.
• Oftast tillämpas denna teori på något exempel, dels för att visa tillämpligheten, dels för att visa typiska tillämpningsområden, dels för att visa lösningstekniker.
• På övningarna räknas uppgifter från boken och från tidigare tentor.
• Övningarna syftar dels till att visa tillämpningen av teorin, dels att öva matematisk/fysikalisk problemlösning.
• Labbarna syftar till att använda teori samt problemlösningsträningen, samt att göra studenterna förtrogna med några mätinstrument samt behandling av mätdata och rapportskrivning.
• För självstudier (c:a 15 h/vecka!) finns i boken svar till alla övningar och på kurshemsidan alla extentor med fullständiga lösningsförslag, samt en lista som sorterar gamla tentatal efter ”ämnesområde”.
• Två kontrollskrivningar kommer hållas under kursen. Deltagande i dessa är frivilligt. Dessa adderar max 2,5 + 2,5 p. på ord. tenta + årets omtenta, men ger inte någon studiepoäng.
• En övningsgrupp
![Page 5: Välkommen till Elektromagnetism och vågrörelselära IF1613](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062517/56813351550346895d9a5df6/html5/thumbnails/5.jpg)
Kursnämnd
• Två till tre (representativa) teknologer, kursansvarig + övningslärare
• Samla in och vidarebefordra åsikter och förslag
• Möts två gånger under kursen eller oftare om behov föreligger
• Utformar kursenkät (underlag på Daisy) och sammanfattar den
• Förslag på representanter/frivilliga?
![Page 6: Välkommen till Elektromagnetism och vågrörelselära IF1613](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062517/56813351550346895d9a5df6/html5/thumbnails/6.jpg)
Elektromagnetism och vågrörelselära
Ellära Mekanik Vektoranalys Matematik Diff. och int.
Elfält och våg Transformmetoder
Fiberoptisk kommunikation
MikrovågsteknikFotonik Radioelektronik
Komplex analys
Hur kopplar elfält och våg till andra ämnesområden?
![Page 7: Välkommen till Elektromagnetism och vågrörelselära IF1613](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062517/56813351550346895d9a5df6/html5/thumbnails/7.jpg)
Denna föreläsning:
Rapsodisk historieutveckling av elektromagnetismen
Vektorer
Koordinatsystem
![Page 8: Välkommen till Elektromagnetism och vågrörelselära IF1613](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062517/56813351550346895d9a5df6/html5/thumbnails/8.jpg)
Redan de gamla Egyptierna ...
Solen och stjärnorna har funnits i eviga tider och tilldragit sig spekulationer
Glas är känt sedan 3000 f.kr, speglar i koppar och brons sedan åtminstone 1900 f.kr.
Glasblåsning började utvecklas c.a 250 f.kr. vilket gav möjligheter till rundade glasytor, d.v.s. linser (som romarna använde som ”brännglas”).
Både grekerna och romarna studerade refraktion, t.ex. i linser bestående av vattenfyllda glaskupor.
Ibn Sahl (940-1000), matematiker i Baghdad tros vara den första att härleda en formel för refraktion.
![Page 9: Välkommen till Elektromagnetism och vågrörelselära IF1613](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062517/56813351550346895d9a5df6/html5/thumbnails/9.jpg)
Refraktion
Hans Lippershay (1587-1619), glasögonmakare, och Galileo Galilei (1564-1642) utvecklade de första teleskopen. ”Glasögon” hade redan funnits tidigare. Ungefär samtidigt utvecklades det första mikroskopet.
![Page 10: Välkommen till Elektromagnetism och vågrörelselära IF1613](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062517/56813351550346895d9a5df6/html5/thumbnails/10.jpg)
Magnetism
William Gilbert (1540-1603), MD från Cambridge, anses vara ”den moderna elektricitetslärans fader”.Han klargjorde skillnaden mellan elektrostatiska och magnetostatiska krafter och skrev ett större arbete ”De Magnete, Magneticisque Corporibus, et de Magno Magnete Tellure” som utgavs år 1600.
![Page 11: Välkommen till Elektromagnetism och vågrörelselära IF1613](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062517/56813351550346895d9a5df6/html5/thumbnails/11.jpg)
Optik, refraktion
Sir Isaac Newton FRS (1643–1727) professor, vetenskapsman, parlamentsledamot, chef för myntverket. Newton studerade ljusets färg, refraktion och diffraktion och skrev den första “moderna” avhandlingen om ljus: “Opticks”, utgiven 1704. Newton argumenterade för att ljuset bestod av korpuskler − partiklar.
![Page 12: Välkommen till Elektromagnetism och vågrörelselära IF1613](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062517/56813351550346895d9a5df6/html5/thumbnails/12.jpg)
Optik, diffraktion
Christiaan Huygens (1629–1695), matematiker, astronom, och fysiker. Föreslog att ljus kunde beskrivas med vågor och lyckades matematiskt visa hur olika interferensfenomen därvid kunde uppstå. Newtons korpuskelteori blev dock snart den dominerande teorin ända till dess Faraday och Maxwell utvecklade den moderna teorin för elektromagnetism.
![Page 13: Välkommen till Elektromagnetism och vågrörelselära IF1613](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062517/56813351550346895d9a5df6/html5/thumbnails/13.jpg)
Optik, refraktion
Willebrord Snellius (1580–1626), professor i matematik, känd för utvecklandet av metoder för att fastställa jordens diameter, samt för (åter)upptäkten av Snells lag som fastställer sambandet mellan infallsvinkeln och refraktionsvinkeln i t.ex. glas.
![Page 14: Välkommen till Elektromagnetism och vågrörelselära IF1613](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062517/56813351550346895d9a5df6/html5/thumbnails/14.jpg)
Elektrostatik
Joseph Priestly (1733-1804), teolog, filosof, lärare, och pedagog. Upptäckaren av syre (även Scheele och Lavoisier anses ha upptäckt syret). Upptäckte Coulombs lag och fann därmed att den elektrostatiska kraften påminner om gravitationen (avtar som r-2).
Charles Augustin de Coulomb (1736-1806), lantmätare, militär, vetenskapsman, bekräftade Priestleys upptäckt m.h.a. en egenutvecklad torsionsvåg med vilken han också studerade friktion och viskositet.
![Page 15: Välkommen till Elektromagnetism och vågrörelselära IF1613](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062517/56813351550346895d9a5df6/html5/thumbnails/15.jpg)
Elektrodynamik
Hans Christian Ørsted ( 1777-1851), fysiker och kemist, den första att framställa aluminium, fastställde experimentellt sambandet mellan electricitet och magnetism. För första gången blev det fastslaget att de båda fenomenen hör samman (till skillnad från gravitationen).
![Page 16: Välkommen till Elektromagnetism och vågrörelselära IF1613](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062517/56813351550346895d9a5df6/html5/thumbnails/16.jpg)
Elektricitet
Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta ( 1745-1827), greve och vetenskapsman, uppfann kondensatorn samt den galvaniska cellen (prototypen till batteriet).
André-Marie Ampère (1775-1836), professor formulerade Örsteds försök i matematiska termer och anses vara elektrodynamikens fader.
Georg Simon Ohm (1789-1854), lärare, sedemera avsatt och medellös, fastställde sambandet mellan spänning och ström genom att använda Voltas galvaniska cell.
![Page 17: Välkommen till Elektromagnetism och vågrörelselära IF1613](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062517/56813351550346895d9a5df6/html5/thumbnails/17.jpg)
Modern elektromagnetism
James Clerk Maxwell (1831–1879), matematiker och fysiker, Faradays elev, lyckades sammanföra de kända lagarna för elektrostatik och elektrodynamik till ett set kompkta och kraftfulla ekvationer. Gjorde också banbrytande insatser inom statistisk mekanik och termodynamik.
Michael Faraday, FRS (1791–1867), självlärd kemist och fysiker, upptäckte bensen, studerade elektromagnetisk induktion, diamagnetism och elektrolys. Utvecklade de första elektriska motorerna. Av många ansedd som världshistoriens bästa experimentalist.
![Page 18: Välkommen till Elektromagnetism och vågrörelselära IF1613](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062517/56813351550346895d9a5df6/html5/thumbnails/18.jpg)
Supraledning
Heike Kamerlingh Onnes (1853–1926), Nobelpristagare, professor, först i världen att kyla helium till flytande fas, observerade för första gången supraledning (av kvicksilver).
![Page 19: Välkommen till Elektromagnetism och vågrörelselära IF1613](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062517/56813351550346895d9a5df6/html5/thumbnails/19.jpg)
Elektronik
William B. Shockley (1910–1989)
John Bardeen (1908–1991)
Walter H. Brattain (1902 –1987)
Nobelpristagare 1956, forskare vid AT&T Bell Laboratories, uppfinnarna av transistorn, efterföljaren till vacuumrörtuberna (såsom trioden) och en av de viktigaste anledningarna till att IT-linjen överhuvudtaget existerar.
![Page 20: Välkommen till Elektromagnetism och vågrörelselära IF1613](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062517/56813351550346895d9a5df6/html5/thumbnails/20.jpg)
Elektroniska kvanteffekter
Klaus von Klitzing, (1943-), Nobelpristagare i fysik 1985, professor, upptäckaren av den .kvantiserade (heltals)-Halleffekten som ger möjlighet att bestämma resistans med tidigare oöverträffad noggrannhet.
RK = h / e2 = 25812.807449(86) Ω
![Page 21: Välkommen till Elektromagnetism och vågrörelselära IF1613](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062517/56813351550346895d9a5df6/html5/thumbnails/21.jpg)
och utvecklingen fortsätter ...
Albert Fert (1938- )
Nobelpristagare i fysik 2007, professorer, upptäckare av den gigantiska magnetoresistiva effekten vilket till del har lagt grunden till den exponentiella utvecklingen , både pris- och prestandamässigt, för magnetiska lagringsmedia.
Peter Grünberg (1939- )
![Page 22: Välkommen till Elektromagnetism och vågrörelselära IF1613](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062517/56813351550346895d9a5df6/html5/thumbnails/22.jpg)
... fortsätter ...
“för banbrytande insatser angående ljustransmission i fibrer för optisk kommunikation”
Nobelpristagare 2009
Charles Kao, 1933 -
Willard Boyle,1924 - 2011
George E. Smith,1930-
“för uppfinningen av en avbildande halvledarkrets – CCD-detektorn”
![Page 23: Välkommen till Elektromagnetism och vågrörelselära IF1613](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062517/56813351550346895d9a5df6/html5/thumbnails/23.jpg)
... och fortsätter ...
Nobelpristagare 2010
”för banbrytande experiment rörande det tvådimensionella materialet grafen”
Andre Geim1958 -
Konstantin Novoselov1974 -
![Page 24: Välkommen till Elektromagnetism och vågrörelselära IF1613](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062517/56813351550346895d9a5df6/html5/thumbnails/24.jpg)
... och fortsätter ... ?
NN, IT-student från KTH, Nobelpristagare i fysik 2027, ”för upptäckten av ….”
![Page 25: Välkommen till Elektromagnetism och vågrörelselära IF1613](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062517/56813351550346895d9a5df6/html5/thumbnails/25.jpg)
Vektorräkning
En vektor har både en storlek och en riktning.
Fixt Cartesiskt koordinatsystem:
x
y
ex
ey^
^
V_
1,2ˆ1ˆ2 yx eeVW_
0,31,11,2 ,1,1ˆ1ˆ1 WVeeW yx
512 22 V
Polärt koordinatsystem:Talen q och r bestämmer vektorn. V
_y
x
er^
e^
r sin ,cos ryrx
1121,11,2 WV
![Page 26: Välkommen till Elektromagnetism och vågrörelselära IF1613](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062517/56813351550346895d9a5df6/html5/thumbnails/26.jpg)
Nabla, grad, och div
Nabla är en användbar vektoroperator:
zyx
,,
Gradienten av ett skalärt fält ger förändringen till storlek och riktning
zyx
zyx ,, grad ,,,
Divergensen av ett vektorfält visar om flöde skapas eller förintas
zyxzyx
zyx
div ,,,
![Page 27: Välkommen till Elektromagnetism och vågrörelselära IF1613](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062517/56813351550346895d9a5df6/html5/thumbnails/27.jpg)
Differentiella ytelementet på ytan av en sfär
r
d
rd
Jorden från ekvatorsplanet Jorden från norra jordaxeln
sinr
d
dr sin
Ytelementet
ddr sin2
Volymselementet för en sfär fås genom att multiplicera ytelementet med dr