Opinto-opas

Tavoitteet

Opintojakson suoritettuaan opiskelija: kykenee selittämään staattisten ja dynaamisten kenttien eron sekä sähkö- ja magneettikenttien peruskäsitteet osaa soveltaa staattisten kenttien laskentaperiaatteita yksinkertaisten kappaleiden tai rakenteiden jännitteiden, virtojen, resistanssien, induktanssien ja kapasitanssien laskennassa ymmärtää staattisen sähkön haitalliset vaikutukset elektroniikkasuunnittelussa osaa soveltaa dynaamisten kenttien laskentaperiaatteita tasoaallon ja sen käyttäytymisen laskennassa häviöllisessä ja häviöttömässä tilanteessa avoimessa tilassa sekä aaltojohdossa tunnistaa ja osaa mitoittaa yksinkertaisia aaltojohto- ja antennirakenteita ymmärtää sähkömagneettisen yhteensopivuuden peruskäsitteet ja osaa ottaa ne huomiin elektroniikkasuunnittelussa.

Sisältö

staattiset ja dynaamiset sähkö- ja magneettikentät sovelluksina resistanssi, kapasitanssi ja induktanssi ja niiden laskenta staattisen sähkön vaikutus elektroniikkasuunnittelussa tasoaallot ja niiden eteneminen siirtojohtorakenteet ja aallon eteneminen niissä antennirakenteet EMC:n peruskäsitteet ja vaikutus elektroniikkasuunnittelussa.

Oppimateriaalit

Ulaby: Fundamentals of Applied Electromagnetics (7th Edition) tai vastaava. Kirjasta on useita painoksia ja variaatioita, jotka ovat kaikki soveltuvia tällä opintojaksolla.

Opetusmenetelmät

Luennot, itsenäinen opiskelu ja laskuharjoitukset

Tenttien ajankohdat ja uusintamahdollisuudet

Ensimmäinen välikoe loka-marraskuun vaihteessa ekan osion pääätyttyä ja toinen joulukuussa viimeisellä opetuskerralla. Välikokeet voi uusia erikseen.

Pedagogiset toimintatavat ja kestävä kehitys

Opintojaksolla tarkastellaan staattisten ja dynaamisten sähkö- ja magneettikenttien teoriaa ja sovelluksia. Esimerkit ja harjoitustehtävät sisältävät runsaasti sovellusesimerkkejä. Tehtävien ratkaiseminen on olennaista asian sisäistämisen kannalta, joten ratkomisessa opiskelijoita kannustetaan tiimityöskentelyyn. Hyvällä laskuharjoitusprosentilla selviää välikokeista helpommalla.

Opiskelijan ajankäyttö ja kuormitus

Opettajajohtoinen työskentely (luennot, demot, harjoitukset) 35 h
Laskuharjoitustehtävien yms tekeminen 68 h
Välikokeet tai tentti ja niihin valmistautuminen 30 h

Sisällön jaksotus

• Vektorilaskennan kertaus, divergenssi ja roottori, Maxwllin yhtälöt
• Staattiset sähkökentät: sähkövaraus, sähkökenttä, potentiaali, resistanssi, kapasitanssi
• Staattiset magneettikentät: Amperen laki, Biot-Savart, magneettiset materiaalit, induktanssi
• Dynaamiset kentät: Faradayn laki, Sähkömagneettinen aalto
• Aallon eteneminen vapaassa tilassa ja aaltojohdoissa
• Antennit

Viestintäkanava ja lisätietoja

Laskimesta on hyötyä tälläkin opintojaksolla

Arviointiasteikko

H-5

Arviointimenetelmät ja arvioinnin perusteet

Laskuharjoitukset ja kaksi välikoetta opintojakson aikana.
Ensimmäinen välikoe kattaa vektorilaskennan ja muun taustamatematiikan osuuden sekä staattiset kentät. Jälkimmäinen välikoe dynaamiset kentät ja sen sovelluksena aallon etenemisen, aaltojohdot ja antennit.
Välikokeet voi uusia.