Elektriciteit en magnetisme

Electricity and Magnetism

Studiewijzer 2024/2025

Globale inhoud

This course deals with one of the fundamental forces of nature; the electromagnetic force. Electric and magnetic phenomena are described by a set of four equations known as Maxwell’s equations. These equations will be introduced by intuitive arguments based on experimental observations. The course is subdivided into three sections: Electrostatics (situations where electric charges are at rest), Magnetostatics (situations involving steady currents) and Electrodynamics (situations involving time-dependent electric and magnetic fields).

Studiemateriaal

Literatuur

• Lecture slides (see Canvas)

  Lecture notes (see Canvas)

  David J. Griffiths, 'Introduction to Electrodynamics', 4th ed., ISBN 9780321847812, Pearson Education, 2012 (ter referentie).

Syllabus

• (zie Canvas)

Leerdoelen

• Apply Gauss’s law and Ampère’s law in integral form to determine the electric field of a charge distribution and the magnetic field generated by a steady current distribution, respectively.
• Use Gauss’s and Ampère’s law in differential form to understand the properties of electric and magnetic fields.
• Explain the relationship between the electric field and the electric potential and determine the electric potential of a charge distribution.
• Determine the electric field generated by conductors of various geometries (e.g., spherical conductors, conductors with holes (i.e. cavities), etc.) as well as the charge distribution on such conductors.
• Determine, using the Lorentz force law, the trajectories of charged particles moving in electric and magnetic fields.
• Determine, using the Biot-Savart law, the magnetic field generated by a steady current passing through wires of various geometries, e.g., an infinitely long wire, a circular loop, a quarter-loop, etc.
• Calculate the electromotive force generated by a changing magnetic field.
• Explain the concepts of mutual and self-inductance and solve problems involving these concepts.
• Use Faraday’s law to calculate an induced electric field.
• Use Lenz’s law to determine the direction of an induced current.
• Describe how Maxwell’s equations predict the existence of electromagnetic waves moving at the speed of light.

Onderwijsvormen

• Hoorcollege
• Werkcollege
• Zelfstudie

The lectures (hoorcollege – ‘HC’) and tutorials (werkcollege – ‘WC’) will be given in-person, i.e., not online. This year, the course will be given by one lecturer: John Sheil. The lectures will be given in English, however, the WC assignments, the two partial exams (deeltoetsen) and the final exam (tentamen) will be in Dutch. 

A detailed set of lecture notes has been developed for this course; see the document ‘Lecture_notes_Elektriciteit_en_Magnetisme_2025.pdf’ on Canvas. Each HC will cover a chapter in the lecture notes (see ‘Content per HC’ section below). A powerpoint presentation summarising each chapter will be given, and examples will be worked out on the whiteboard. The WCs will give you the opportunity to put into practice that which you learned in the HC.

Verdeling leeractiviteiten

Aanwezigheid

Aanwezigheidseisen opleiding (OER-B):

• Van elke student wordt actieve deelname verwacht aan het onderwijsonderdeel waarvoor hij staat ingeschreven. Een student die de eerste twee werkcolleges van een lesblok geen gebruik maakt van de werkcolleges, zal administratief uit de werkcollegegroep verwijderd worden. Een verzoek opnieuw ingeschreven te worden bij de werkcolleges kan ingediend worden bij de opleidingscoördinator.
• Als een student door overmacht niet aanwezig kan zijn bij een verplicht onderdeel van het onderdeel, dient hij dit zo snel mogelijk schriftelijk te melden bij de betreffende docent. De docent kan, eventueel na overleg met de studieadviseur, besluiten om de student een vervangende opdracht op te leggen.
• Het is niet toegestaan om verplichte onderdelen van een onderdeel te missen als er geen sprake is van overmacht.
• Bij kwalitatief of kwantitatief onvoldoende deelname, kan de examinator de student uitsluiten van verdere deelname aan het onderdeel of een gedeelte daarvan. Voorwaarden voor voldoende deelname worden van te voren vastgelegd in de studiewijzer.
• Ter uitbreiding van de bovenstaande regels geldt voor de vakken in het eerste semester van het eerste jaar dat een student bij minimaal 80% van de werkcolleges aanwezig dient te zijn. Bovendien moet worden deelgenomen aan eventuele tussentoetsen en verplicht gesteld huiswerk. Als niet aan deze verplichting is voldaan, wordt de student uitgesloten voor de herkansing van het bijbehorende vak. Studenten in het Dubbele Bachelor programma Wis- en Natuurkunde zijn vrijgesteld van deze plicht. In geval van persoonlijke omstandigheden, zoals in OER-A Artikel A-6.4 omschreven, wordt in overleg met de studieadviseur een afwijkend studieplan gemaakt.

Toetsing

The grades from the two deeltoetsen can give you a maximum of +1.0 bonus point for your final grade. The final grade is determined as follows: final grade = exam grade + 0.05* (grade deeltoets 1 + grade deeltoets 2). To pass the course, you must get a minimum grade of a 5.0 in the exam. The bonus point does not count for the resit.

What chapters do the deeltoetsen cover?

All material covered in this course can be found under the heading 'Content per HC' in the document 'Studiewijzer_EM_2024_2025.pdf' on Canvas. Deeltoets 1 covers material presented in Chapters 1-6, and deeltoets 2 covers material presented in Chapters 7-12. You can bring a single A4 sheet containing handwritten formulae to the deeltoetsen and the final exam (you can write on both sides of the sheet). Non-scientific calculators are not permitted for the deeltoetsen or the final exam.

Fraude en plagiaat

Dit vak hanteert de algemene 'Fraude- en plagiaatregeling' van de UvA. Hier wordt nauwkeurig op gecontroleerd. Bij verdenking van fraude of plagiaat wordt de examencommissie van de opleiding ingeschakeld. Zie de Fraude- en plagiaatregeling van de UvA: http://student.uva.nl

Weekplanning

Aanvullende informatie

Recommended prior knowledge: Mathematics and mechanics from the first-year curriculum of the BSc Physics and Astronomy or comparable.

Contactinformatie

Coördinator

• dr. J. Sheil PhD