NWI-MOL134
Electricity and Magnetism
Cursus informatieRooster
CursusNWI-MOL134
Studiepunten (ECTS)6
CategoriePB (Propedeuse)
VoertaalNederlands
Aangeboden doorRadboud Universiteit; Faculteit der Natuurwetenschappen, Wiskunde en Informatica; Moleculaire Wetenschappen;
Docenten
Coördinator
dr. H.L.M. Meekes
Overige cursussen docent
Examinator
dr. H.L.M. Meekes
Overige cursussen docent
Contactpersoon van de cursus
dr. H.L.M. Meekes
Overige cursussen docent
Docent
dr. H.L.M. Meekes
Overige cursussen docent
Docent
J.W.F. Vermeulen
Overige cursussen docent
Collegejaar2023
Periode
KW3-KW4  (29-01-2024 t/m 31-08-2024)
Aanvangsblok
KW3
Onderwijsvorm
voltijd
Opmerking-
Inschrijven via OSIRISJa
Inschrijven voor bijvakkersJa
VoorinschrijvingNee
WachtlijstNee
Plaatsingsprocedure-
Cursusdoelen
Na afronden van deze cursus
  • kun je het elektrische veld en de elektrische potentiaal van een eenvoudige ladingsverdeling berekenen
  • beheers je het concept van polarisatie van een diëlektrisch medium en kun je de polarisatielading en het elektrische veld in een dergelijk medium afleiden
  • kun je de capaciteit en weerstand van een eenvoudig systeem bestaande uit twee geleiders met daartussen al dan niet een diëlektrisch materiaal berekenen
  • kun je de wetten van Kirchhoff toepassen op een gelijkstroom RC circuit en het op- en ontladen van condensatoren in een dergelijk circuit berekenen
  • beheers je het concept van elektrostatische energie en kun je deze berekenen voor een eenvoudige ladingsverdeling met al dan niet een diëlektrisch medium
  • kun je het magnetische veld van een eenvoudige stroomverdeling berekenen
  • kun je de beweging van een lading in een gecombineerd elektrisch en magnetisch veld berekenen
  • beheers je het concept van magnetisatie van een para-, dia- en ferromagnetisch materiaal en kun je de magnetisatiestroom en het magnetische veld in dat materiaal afleiden
  • beheers je het concept van magnetische inductie, kun je inductiestromen in eenvoudige gesloten circuits berekenen, en kun je de zelfinductie van een eenvoudig systeem bestaande uit één of twee stroomgeleiders in aanwezigheid van een magnetisch materiaal berekenen
  • kun je de wetten van Kirchhoff toepassen op een wisselstroom RLC circuit en de stromen en spanningen in een dergelijk circuit berekenen
  • kun je de vergelijkingen van Maxwell afleiden evenals de vlakke elektromagnetische golf als een van de oplossingen, en beheers je het concept van elektromagnetische energie en de Poynting vector van een vlakke elektromagnetische golf
Inhoud
Elektriciteit en magnetisme is, naast mechanica en thermodynamica, een van de drie zuilen van de klassieke natuurkunde. Uitgaande van de fundamentele kracht tussen elektrisch gelanden deeltjes (wet van Coulomb) en de kracht op een bewegende lading in een magneetveld (Lorentz kracht) definiëren we de bronnen van statische elektrische en magnetische velden. Vervolgens breiden wij dit concept uit tot de eenvoudige beschrijving van elektromagnetische golven.

In het eerste jaar van de opleiding Science volg je de twee vakken mechanica en electriciteit en magnetisme als eigen leerlijn. Deze sluit aan bij de wiskunde en het rooster van het eerste jaar en bereid voor op de natuurkundige vakken in het tweede en derde jaar die deels samen met de opleiding Natuur- en Sterrenkunde worden gevolgd.

Onderwerpen
  • Elektrische velden: lading, geleiders en isolatoren, wet van Coulomb, elektrisch veld, continue ladingsverdeling, veldlijnen, beweging van ladingen
  • Wet van Gauss: flux, wet van Gauss, toepassing op geleiders en isolatoren
  • Elektrische potentiaal: potentiaalverschil, potentiële energie, toepassing op puntladingen en continue ladingsverdelingen
  • Condensatoren: capaciteit, vlakke plaat condensator, coaxiale en sferische condensator, opgeslagen energie
  • Diëlektrica: elektrische dipool, polarisatie, diëlektrische constante, diëlektricum in condensator
  • Stroom en weerstand: elektrische stroom, weerstand, wet van Ohm, elektrische energie en vermogen, supergeleiding
  • Eenvoudige gelijkstroomcircuits: serie- en parallelweerstand, regels van Kirchhoff, RC circuits, elektrische instrumenten
  • Magnetisch veld: Lorentzkracht, kracht op stroomdraad en op spoel, beweging van lading in magneetveld en toepassingen hiervan, Hall effect
  • Bronnen van het magnetisch veld: wet van Biot-Savart, wet van Ampère, solenoïde, magnetische flux, verplaatsingsstroomdichtheid, magnetisatie, magnetische susceptibiliteit, H-veld, para-, dia- en ferromagnetisme, hysterese
  • Wet van Faraday: elektromotorische kracht als gevolg van beweging en inductie, wet van Lenz, spanningsgenerator, Eddy stromen
  • Inductie: zelfinductie, energie van magnetisch veld, wederzijdse inductie, RLC circuits en resonantie
  • Wisselstroomcircuits: fasediagram, RLC parallel- en serieschakeling, resonantie, kwaliteitsfactor, filters, transformator
  • Elektromagnetische golven: verplaatsingsstroom, Maxwell, vlakke golven als oplossing van de Maxwell vergelijkingen, Poynting-vector, stralingsdruk
Instructional Modes
Each week:
2h. lectures
2h. exercise classes
2h. tutor classes
 
Niveau

Voorkennis
NWI-MOL133 Mechanics and Mechanics Lab or equivalent
NWI-MOL131 Mathematics or equivalent
 
Toetsinformatie
Twee schriftelijke deeltententamens, einde kwartaal 3 en einde kwartaal 4.
Voor beide deeltentamens moet minimaal 5.0 worden gehaald om de cusus af te sluiten.
Voor beide deeltententamens is er een herkansingsgelegenheid.
De tentamens bestaan uit 4 vragen met ieder 4 deelvragen. Alle 16 deelvragen hebben dezelfde weging voor het eindcijfer.
Alle tentamens hebben een duur van drie uur.
Grafische rekenmachines zijn niet toegestaan tijdens de tentamens.
 
Bijzonderheden

Verplicht materiaal
Boek
Serway, Physics For Global Scientists and Engineers, Volume 2, Ed. 2, Cengage Learning Australia (ISBN:9780170355520). Study guide: verschijnt online tijdens de cursus.
ISBN:9780170355520
Titel:Physics For Global Scientists and Engineers, Volume 2
Auteur:Serway, Jewett, Wilson, Wilson, Rowlands
Uitgever:Cengage Learning Australia
Druk:2

Werkvormen
Hoorcollege

Tutoruur

Werkcollege

Toetsen
Deeltentamen 1
Weging1
ToetsvormTentamen
GelegenhedenBlok KW3, Blok KW4

Deeltentamen 2
Weging1
ToetsvormTentamen
GelegenhedenBlok KW4, Blok KW4