EEM204
ELEKTROMANYETİK ALANLAR
- Yarıyıl
- 4
- Türü
- Zorunlu
- Teori / Uygulama / Lab.
- 4 / 0 / 0
- AKTS
- 4
- Öğretim düzeyi
- Lisans
- Öğretim türü
- Birinci Öğretim
- Öğretim elemanı
- Prof.Dr.Zehra Yeğingil
- Ön koşul dersleri
- Yok
- Staj durumu
- Yok
Dersin amacı
Dik, silndirik ve küresel koordinat sistemleri, skaler ve vektör operatörleri tanıtmak. Durağan elektrik yüklerinin etkisini alan anlamında kavratmak. Statik elektrik alanlarının anlamı. Coulomb yasasının anlamını kavratmak. Gauss yasasının anlamını kavratmak. Elektrostatik enerji ve potansiyel kavramının önemi. Elektrik alanı içerisinde sınır koşullarının anlam ve önemi. Magnetostatik alanlar ve uygulamaları.
Dersin içeriği
Değişik uzay geometrilerine dağılmış statik yüklerin yarattığı statik elektrik alanlar. Gauss yasası ve uygulamaları. Elektrosatatik alanların dielektrik ortamlara etkileri. Herhangi bir geometriye sahip kapasitörün kapasitansı. Sabit hızla hareket eden elektrik yüklerinin yarattığı manyetostatik alanlar, Amper yasası ve uygulamaları. Manyetostatik alanların manyetik materyallere etkileri. Herhangi bir geometriye sahip bobinin özindüktansı. Devreler arasındaki karşılıklı indüktans. Elektrostatik ve magnetostatik alanlarda depolanan enerji. Faraday yasası ve indüksiyon.
Kaynaklar
Field and Wave Electromagnetics, David K. Cheng, Addison-Wesley Introduction to Electromagnetic Fields, Clayton R. Paul, Keith W. Whites, Syed A. Nasar, McGraw-Hill
Önerilen diğer hususlar
Konularla ilgili örneklerin çözülmesi.
Öğrenme çıktıları
- 1 Vektör analizi ve ortogonal koordinat sistemleri hakkında bilgi sahibi olur.
- 2 Serbest uzayda elektrostatik teorisinin temel varsayımları, Coulomb kanunu, kesikli yüklerden dolayı elektrik alan ve sürekli yük dağılımından dolayı elektrik alan hakkında bilgi sahibi olur.
- 3 Gauss yasası ve uygulamaları, bir yük dağılımına bağlı elektrik potansiyeli, statik elektrik alanında iletkenler ve polarize dielektriklerin eşdeğer yük dağılımı hakkında bilgi sahibi olur.
- 4 Elektrik akısı yoğunluğu ve dielektrik sabiti, dielektrik kuvveti, elektrostatik alanlar için sınır koşulları, kapasitans ve kondansatörler ile kondansatörlerin seri ve paralel bağlantıları hakkında bilgi sahibi olur.
- 5 Akım yoğunluğu ve Ohm kanunu, elektromotor kuvveti ve Kirchhoff gerilimi yasası, süreklilik denklemi ve Kirchhoff yasası, güç dağılımı ve Joule kanunu, akım yoğunluğu ve direnç hesaplamaları için sınır koşulları hakkında bilgi sahibi olur.
- 6 Serbest uzayda manyetostatik temel postülerleri hakkında bilgi edinme, vektör manyetik potansiyel, Biot-Sawart kanunu ve uygulamaları, manyetik dipol ve skalar manyetik potansiyel hakkinda bilgi sahibi olur.
Haftalık konular
| 1. hafta | Kartezyen, silindirik ve küresel koordinat sistemleri, gradyant, diverjans, rotasyonel, diverjans ve Stokes teoremleri. |
|---|---|
| 2. hafta | Coulomb yasası. Ayrık ve sürekli yük dağılımlarının yarattığı elektrik alanları. Gauss yasası ve uygulamaları. |
| 3. hafta | Statik elektrik alanı içindeki iletkenler. Statik elektrik alanı içindeki dielektrikler; eşdeğer polarizasyon yükleri. |
| 4. hafta | Kapasitans ce kapasitörler. Elektrostatik alanda depolanan elektrostatik eneji. Elektrostatik kuvvetler. |
| 5. hafta | Akım yoğunluğu ve Ohm yasası. Elektromotor kuvveti ve Kirchhoff gerilim yasası. Süreklilik eşitliği ve Kirchhoff akım yasası. |
| 6. hafta | Güç tüketimi ve Joule yasası. Akım yoğunluğu için sınır koşulları. Direnç hesabı. |
| 7. hafta | Ara Sınav |
| 8. hafta | Dc akım taşıyan iletkenler arasındaki statik manyetik kuvvet. Biot-Sawart yasası. Manyetik akı yoğunluğu vektörü. manyetik potansiyel ve manyetik akı. |
| 9. hafta | Manyetik materyaller. Manyetik dipol. Mıknatıslanma ve mıknatıslanma akım yoğunlukları. |
| 10. hafta | Manyetik alan şiddeti vektörü. Manyetik alan için sınır koşulları. Manyetik devreler. |
| 11. hafta | Bobinler ve özindüktans. Karşılıklı indüktans. Manyetik enerji. Manyetik kuvvetler ve torklar. |
| 12. hafta | Faraday yasası ve elektromanyetilk indüksiyon; zaman değişimli manyetik alan içinde sabit devre, statik manyetik alan içinde hareketli iletken, zaman değişimli manyetik alan içinde hareket eden devre. |
| 13. hafta | Maxweel denklemleri; maxwell deklemlerinin integral ve diferansiyel formları. Potansiyel fonksiyonları. |
| 14. hafta | Dalga denklemleri ve çözümleri; potansiyeller için çözüm, kaynağın bulunmadığı durum için çözüm. |
| 15. hafta | Zaman-harmonik alanlar; fazör kavramı, Zaman-harmonik elektromanyetikler, Basit ortamda kaynağın bulunmadığı hal için alanlar. |
| 16. hafta | Son Sınav |
Değerlendirme
Yarıyıl (Yıl) İçi Etkinlikleri
- Ara Sınav %100
Yarıyıl (Yıl) Sonu Etkinlikleri
- Yarıyıl Sonu Sınavı %100
Yarıyıl(yıl) içi etkinliklerin ve yarıyıl(yıl) sonu sınavının başarı notuna katkısı
- Yarıyıl (Yıl) İçi Etkinlikleri %40
- Yarıyıl (Yıl) Sonu Etkinlikleri %60
AKTS iş yükü
| Etkinlik | Sayı | Süre (saat) | Toplam (saat) |
|---|---|---|---|
| Ara Sınav | 1 | 2 | 2 |
| Ara Sınav İçin Bireysel Çalışma | 1 | 15 | 15 |
| Bireysel Çalışma | 13 | 5 | 65 |
| Derse Katılım | 13 | 3 | 39 |
| Final Sınavı | 1 | 2 | 2 |
| Final Sınavı içiin Bireysel Çalışma | 1 | 15 | 15 |
| Toplam iş yükü / AKTS | 138 saat · 4,6 AKTS | ||