Alle opleidingen > Algemene natuurkunde: elektromagnetisme

Algemene natuurkunde: elektromagnetisme (B-KUL-X0E55A)

6 studiepuntenNederlands66 urenTweede semesterUitgesloten voor examencontract
Dudal David (coördinator) |  Dudal David |  Van Den Abeele Koen
POC WIF KULAK

Doelstellingen

In deze cursus, die een vervolg is op de cursus Algemene natuurkunde: mechanica (X0A09A), maakt de student kennis met de fysische fenomenen en wetmatigheden in de natuur en met eenvoudige methodes en redeneerwijzen die bij het verwerven en onderling verbinden van deze kennis worden gebruikt. Hij leert zelfstandig de natuurkundige ondergrond van dikwijls zeer uiteenlopende fenomenen herkennen, wat hem enerzijds moet leiden tot een beter begrip en anderzijds zijn analyserende vaardigheden moet oefenen. De student verwerft aldus een toepasbare en parate kennis, nodig voor het omgaan met natuurkundige vragen die zich stellen in de
meest diverse deelgebieden van de wetenschappen. Terzelfder tijd legt hij hiermee een basis voor een eventuele verdere verdieping van zijn natuurkundige kennis (formele opbouw, doorgedreven wiskundige behandeling, specifieke experimenteervaardigheden komen hierbij niet aan bod). De nadruk moet de student leggen op het verwerven van inzicht in de modellen voor de verklaring van de werkelijkheid, in het bijzonder de rol van de natuurkundige begrippen daarin en de relaties die tussen die begrippen bestaan.

Deze cursus Algemene Natuurkunde concentreert zich op elektromagnetische fenomenen.

Begintermen

De materie sluit aan op intuïtieve ervaringen van de student met de elektrische en magnetische fenomenen. De student moet anderzijds over een meer gevorderde kennis van mechanische begrippen beschikken, en deze kunnen toepassen op eenvoudige systemen. De vereiste vaardigheden daarvoor kunnen verworven zijn via bijvoorbeeld de cursus Algemene natuurkunde: mechanica (X0A09A).
Wiskundevaardigheden mogen beperkt zijn, maar de student moet bereid zijn indien nodig (in beperkte mate) bijkomende vaardigheden te verwerven. Het gevolgd hebben van een cursus zoals Analyse en Calculus (X0A00B) in het eerste semester is zeker een pluspunt.

Volgtijdelijkheidsvoorwaarden


Dit opleidingsonderdeel is een voorwaarde voor het opnemen van volgende opleidingsonderdelen:
H08T5A : Electronic Components, Circuits and Sensors
X0D05B : Projectwerk bio-ingenieurswetenschappen
I0O02B : Kolloïdchemie
I0J60A : Physical Biology

Identieke opleidingsonderdelen

Dit opleidingsonderdeel is identiek aan de volgende opleidingsonderdelen:
I0N21A : Fysica 3: elektromagnetisme (Niet meer aangeboden dit academiejaar)
I0N21B : Fysica 3: elektromagnetisme (Niet meer aangeboden dit academiejaar)
I0N21C : Fysica 2: elektromagnetisme en moderne fysica
X0A35A : Algemene natuurkunde: elektromagnetisme

Plaats in het onderwijsaanbod

Onderwijsleeractiviteiten

4 sp. Algemene natuurkunde: elektromagnetisme (B-KUL-X0A35a)

4 studiepuntenNederlandsWerkvorm: College33 urenTweede semester
Dudal David |  Van Den Abeele Koen
POC WIF KULAK

Inhoud

Elektrostatica

  • elektrische lading
  • laden door inductie
  • elektrische krachtwerking, wet van Coulomb
  • elektrisch veld van puntladingen en van continu verdeelde ladingen
  • beweging van ladingen in een elektrisch veld
  • elektrische flux
  • wet van Gauss
  • geleiders in elektrostatisch evenwicht
  • elektrische potentiaal
  • elektrische veldlijnen en equipotentiaaloppervlakken
  • energie in een elektrisch veld
  • capaciteit
  • diëlektrische materialen (polarisatie, permittiviteit, atomaire beschrijving)
  • condensator (vlakke platencondensator, serie- en parallelschakeling)
  • elektrische dipool
  • elektrostatische toepassingen
  • elektrische geleiding
  • weerstandswaarde
  • weerstand (weerstand met constante doorsnede, serie- en parallelschakeling)
  • microscopisch model voor elektrische stroom en weerstand
  • temperatuursafhankelijkheid
  • elektrisch vermogen
  • elektromotorische kracht
  • wetten van Kirchhoff en elektrische netwerken
  • RC-kring
  • elektrische meettoestellen
  • elektrische veiligheid en elektrische huisinstallatie

Magnetostatica

  • magnetisch kracht (Lorentzkracht)
  • magnetisch veld
  • magnetische kracht op een geleider, magnetisch krachtmoment op een stroomkring, krachten tussen meerdere geleiders
  • beweging van geladen deeltjes in magnetische velden
  • componenten voor deeltjesversnellers
  • Hall effect
  • wet van Biot-Savart
  • wet van Ampère
  • magnetische flux
  • magnetische wet van Gauss
  • verplaatsingsstroom en de wet van Ampère-Maxwell
  • magnetiseerbare materialen (magnetisatie, atomaire beschrijving)

Magnetodynamica

  • wet van Faraday-Lenz
  • bewegingsgeïnduceerde elektromotorische kracht
  • geïnduceerd elektrisch veld
  • elektrische generatoren en motoren
  • wervelstromen (Foucaultstromen)
  • wetten van Maxwell in integraal- en differentiaalvorm
  • energie in een magnetisch veld
  • zelf- en wederzijdse inductantie
  • spoelen (solenoïde, serie- en parallelschakeling)
  • RL-kring
  • LC- en RLC-kringen
  • AC kringen

Elektromagnetische golven (ontdekking van Hertz, vlakke elektromagnetische golven, Poynting vector, spectrum)

Supergeleiding (historie, Londonvergelijkingen, MRI scanner)

Licht en Fysische Optica

  • lichtsnelheid
  • benadering door lichtstralen in de geometrische optica
  • reflectie en breking (+ wet van Snell, totale interne reflectie)
  • principe van Huygens
  • dispersie
  • principe van Fermat
  • interferentie (experiment van Young, constructieve en destructieve interferentie, intensiteit, behandeling met fasoren, interferentie van dunne filmen, Newton ringen, Michelson interferometer)
  • diffractiepatronen (dunne spleten, intensiteit, combinatie met interferentie, cirkelvormige openingen, resolutie, diffractierooster, holografie, diffractie van kristallen)
  • polarisatie (door selectieve absorptie, reflectie, dubbele breking of verstrooiing)

Studiemateriaal

Handboek "Natuurkunde (deel 2): Elektriciteit, magnetisme, optica en moderne fysica" (Douglas C. Giancoli).

Uitprint van de extra nota's (uitgegeven door ACCO).

Toledo.

Komt ook voor in andere opleidingsonderdelen

1 sp. Algemene natuurkunde: elektromagnetisme - oefeningen (B-KUL-X0C20a)

1 studiepuntenNederlandsWerkvorm: Practicum20 urenTweede semester
Dudal David
POC WIF KULAK

Inhoud

  • Het in groep en onder begeleiding maken van oefeningen die nauw aansluiten bij de theorie: oefenzittingen over de wetten van Coulomb en Gauss, elektrische potentiaal, wetten van Kirchhoff, wetten van Biot-Savart en Ampère, AC netwerken,... .  

Komt ook voor in andere opleidingsonderdelen

1 sp. Algemene natuurkunde: elektromagnetisme – practicum (B-KUL-X0E65a)

1 studiepuntenNederlandsWerkvorm: Practicum13 urenTweede semester
Dudal David
POC WIF KULAK

Inhoud

Het uitvoeren van experimenten volgens vooraf gedefinieerde opdrachten en het interpreteren en vergelijken van de experimentele of numerieke resultaten met de theorie: practica over gelijkstroomnetwerken, RC-keten, RLC-keten, magnetische inductie,... .

Toelichting werkvorm

Laboratoriumsessie

Komt ook voor in andere opleidingsonderdelen

Evaluatieactiviteiten

Evaluatie: Algemene natuurkunde: elektromagnetisme (B-KUL-X2E55a)

Type : Partiële of permanente evaluatie met examen tijdens de examenperiode
Evaluatievorm : Schriftelijk, Verslag, Medewerking tijdens contactmomenten
Vraagvormen : Open vragen
Leermateriaal : Formularium, Rekenmachine

Toelichting


Voor de practica (op 4 van de 20 examenpunten) is er permanente evaluatie. Hiervoor is geen tweede zittijd mogelijk.

Bij (i) niet-deelname, (ii) onwettige afwezigheid of (iii) wettige afwezigheid zonder naar behoren uitvoeren van een vervangende opdracht aan een OPO onderdeel met permanente evaluatie (practicum/presentatie/opdracht/excursie), kan er niet deelgenomen worden aan het examen en leidt dit bijgevolg tot een NA (“niet afgelegd”) als examenresultaat (conform het examenreglement). Studenten kunnen een wettige afwezigheid onder andere staven met een medisch attest, op voorwaarde dat het attest niet later dan de dag van de te staven afwezigheid door een arts is uitgeschreven, en op voorwaarde dat de student het zo snel mogelijk en zonder overmacht zeker binnen de drie werkdagen aan de ombuds bezorgt. Het attest specificeert dat de betrokkene niet in staat was deel te nemen aan het OPO onderdeel met permanente evaluatie.

De volgende medische attesten worden niet aanvaard: een onvolledig ingevuld attest of een attest dat tegenstrijdigheden bevat; een dixitattest (attest dat enkel gebaseerd is op de verklaring van de patiënt); een post factum attest (attest dat wordt uitgeschreven na afloop van de ziekte of nadat de medische gevolgen van een ongeluk niet meer vastgesteld kunnen worden).​

Naast het bezorgen van de wettiging dient de student zelf te informeren naar een inhaalmoment of vervangende opdracht bij de professor en/of assistent van het desbetreffende OLA.

Bovenstaande geldt ook voor de inleidende practicumles en het demonstratiepracticum (carrousel).

Bij een eventuele herkansing in het volgende academiejaar kan de practicumscore overgedragen worden, na expliciete vraag (per e-mail) van de student en indien de reeds behaalde score minstens 2 op 4 was. Het wordt aangeraden om desalniettemin de carrousels mee te volgen. Een student kan de practica ook herhalen. Dan dienen alle practica herhaald te worden en gelden enkel de laatst verworven punten. Ook hiertoe verwachten wij een expliciete vraag (per e-mail).

Indien de practica door alternatieve opdrachten vervangen zouden worden, dan zijn deze laatste ook verplicht.

Toelichting bij herkansen

Voor de practica (of eventuele vervangende opdrachten) is er geen tweede zittijd mogelijk. De punten behaald in eerste zittijd voor dit onderdeel worden behouden. Bij (i) niet-deelname aan één of meerdere practica, (ii) een onwettige afwezigheid of (iii) wettige afwezigheid zonder naar behoren uitvoeren van een vervangende opdracht, kan er niet deelgenomen worden aan het examen en leidt dit bijgevolg tot een NA (“niet afgelegd”) als examenresultaat (conform het examenreglement). Dit geldt ook voor de inleidende practicumles en het demonstratiepracticum (carrousel).