EEM204
ELECTROMAGNETIC FIELD THEORY
- Semester
- 4
- Type
- Zorunlu
- Theory / Practice / Lab
- 4 / 0 / 0
- ECTS
- 4
- Level of study
- Lisans
- Mode of study
- Birinci Öğretim
- Instructor
- Prof.Dr.Zehra Yeğingil
- Prerequisite courses
- Yok
- Internship status
- Yok
Course objectives
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.
Course content
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.
Resources
Field and Wave Electromagnetics, David K. Cheng, Addison-Wesley Introduction to Electromagnetic Fields, Clayton R. Paul, Keith W. Whites, Syed A. Nasar, McGraw-Hill
Other recommended points
Konularla ilgili örneklerin çözülmesi.
Learning outcomes
- 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.
Weekly topics
| Week 1 | Kartezyen, silindirik ve küresel koordinat sistemleri, gradyant, diverjans, rotasyonel, diverjans ve Stokes teoremleri. |
|---|---|
| Week 2 | Coulomb yasası. Ayrık ve sürekli yük dağılımlarının yarattığı elektrik alanları. Gauss yasası ve uygulamaları. |
| Week 3 | Statik elektrik alanı içindeki iletkenler. Statik elektrik alanı içindeki dielektrikler; eşdeğer polarizasyon yükleri. |
| Week 4 | Kapasitans ce kapasitörler. Elektrostatik alanda depolanan elektrostatik eneji. Elektrostatik kuvvetler. |
| Week 5 | Akım yoğunluğu ve Ohm yasası. Elektromotor kuvveti ve Kirchhoff gerilim yasası. Süreklilik eşitliği ve Kirchhoff akım yasası. |
| Week 6 | Güç tüketimi ve Joule yasası. Akım yoğunluğu için sınır koşulları. Direnç hesabı. |
| Week 7 | Ara Sınav |
| Week 8 | Dc akım taşıyan iletkenler arasındaki statik manyetik kuvvet. Biot-Sawart yasası. Manyetik akı yoğunluğu vektörü. manyetik potansiyel ve manyetik akı. |
| Week 9 | Manyetik materyaller. Manyetik dipol. Mıknatıslanma ve mıknatıslanma akım yoğunlukları. |
| Week 10 | Manyetik alan şiddeti vektörü. Manyetik alan için sınır koşulları. Manyetik devreler. |
| Week 11 | Bobinler ve özindüktans. Karşılıklı indüktans. Manyetik enerji. Manyetik kuvvetler ve torklar. |
| Week 12 | 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. |
| Week 13 | Maxweel denklemleri; maxwell deklemlerinin integral ve diferansiyel formları. Potansiyel fonksiyonları. |
| Week 14 | Dalga denklemleri ve çözümleri; potansiyeller için çözüm, kaynağın bulunmadığı durum için çözüm. |
| Week 15 | Zaman-harmonik alanlar; fazör kavramı, Zaman-harmonik elektromanyetikler, Basit ortamda kaynağın bulunmadığı hal için alanlar. |
| Week 16 | Son Sınav |
Assessment
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
ECTS workload
| Event | Number | Duration (hours) | Total (hours) |
|---|---|---|---|
| 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 |
| Total workload / ECTS | 138 hours · 4,6 ECTS | ||