Aan het einde van deze cursus zal de student in staat zijn om;

- de fysische relevantie van de vier Maxwell vergelijkingen in een bredere context te begrijpen,
- de Maxwell vergelijkingen te relateren aan de empirische wetten van Coulomb, Biot-Savart, Lorentz en Ampère, inclusief het principe van superpositie,
- een instinctief begrip te hebben van de structuur van elektrische en magnetische velden en begrijpt de essentie en gebruik van de Coulomb en vectorpotentiaal,
- effectief gebruik te maken van integraal- en differentieer-wetten en -operatoren, en is in staat om een geschikt coördinatenstelsel te kiezen voor de berekening van  velden en potentialen in typische, meestal symmetrische situaties waarin ladings- en stroomverdeling zijn gegeven,
- de eenvoudige effecten die het gedrag van diëlektrische en magnetische materialen bepalen te begrijpen, wanneer deze worden geplaats in elektrische en magnetische velden en is in staat om de bijbehorende verplaatsing en inductie en bijbehorende gebonden lading en stromen te kwantificeren,
- de behoudswetten voor energie en lading te overzien en de oorsprong en eenvoudige eigenschappen van elektromagnetische golven te bevatten.

Dit module onderdeel behandelt statische elektriciteit en magnetisme en het model waarbinnen die twee begrepen kunnen worden. Door deze verschijnselen te beschrijven in de vorm van lijn-, oppervlakte- en volume-integralen wordt de onderliggende structuur van de natuurkunde en de beschrijving in de vorm van vector velden en scalaire velden mogelijk. Het vak begint met elektrostatica vanaf de wet van Coulomb. Met de wet van Gauss worden de elektrostatische potentiaal en de veld energie afgeleid. Voor de beschrijving van velden in metalen en diëlektrica worden de polarisatie en de diëlektrische verplaatsing toegevoegd. Magnetostatica volgt een soortgelijke route vanaf de wet van Biot-Savart en de Lorentz-kracht wordt met de wet van Ampère de magnetische vector potentiaal en de magnetische veld energie afgeleid. Voor de toevoeging van materialen worden magnetisatie en magnetische inductie toegevoegd. Met de wet van Ohm wordt een eerste verbinding gelegd tussen elektriciteit en magnetisme. Daarna wordt via wederzijdse inductie elektrodynamica geïntroduceerd en worden de vier vergelijkingen van Maxwell afgeleid.


De volgende onderwerpen worden behandeld;
- de wet van Coulomb, lijn-, oppervlak-, en volume-lading,
- de structuur van elektrostatische velden, flux en de wet van Gauss,
- de elektrostatische potentiaal,
- polarisatie van materialen, lineaire diëlektrica,
- gebonden oppervlakte-, en volume-lading, de diëlektrische verplaatsing en randvoorwaarden,
- capaciteit, energie in velden,
- de wet van Biot-Savart en van Lorentz, lijn-, oppervlak-, en volume-stroom,
- de structuur van het magnetische veld, de wet van Ampère, de vector potentiaal,
- magnetisatie, gebonden oppervlakte- en volume-stroom, de magnetische inductie en randvoorwaarden,
-  de wet van Ohm, elektromotieve kracht, elektrische circuits, De wet van Faraday, de wet van Lenz,
- magnetische zelfinductie, energie van het magnetische veld, Maxwells correctie op de wet van Ampère,
- Maxwells vergelijkingen in vacuüm, vlakke golven.

Toetsschema

Het toetsschema van dit module-onderdeel wordt uiterlijk 2 weken voor aanvang van het cursusblok  https://www.utwente.nl/nl/tn/onderwijs/toetsschemas/

Deelname door niet-TN studenten