Elektrodynamiikka (ED)

Oppikirja: Cronström, Lipas: Johdatus elektrodynamiikkaan ja suhteellisuusteoriaan (Limes 1986)

Elektrodynamiikka on teoreettisen fysiikan cum laude -kurssi, joka luennoidaan vuosittain kevätlukukaudella. Periaatteessa aihepiiriltään melko vastaava on fysiikan laitoksen Sähköoppi -niminen laudatur-kurssi.

Pääaineopiskelijan kannattaa käydä Elektrodynamiikka toisena tai kolmantena vuonna. Kurssi suoritetaan normaalitapaan; arvosanaan vaikuttavat sekä laskuharjoitukset (20%) että välikokeet (2 kpl, yht. 80%). Laskaritehtävien tekeminen vie useimmilta yli puolet kokonaistyöajasta. Mitenkään kohtuuttoman vaikeita laskarit eivät kuitenkaan ole, lienevät hiukkasen helpompia kuin esimerkiksi FYMM:in kursseilla.

Elektrodynamiikan luennot seuraavat varsin tiiviisti Christofer Cronströmin ja Pertti Lippaan tekemää "Johdatus elektrodynamiikkaan ja suhteellisuusteoriaan" -kirjaa. Oheislukemistoksi sopii Jacksonin laaja "Classical Electrodynamics" -teos. Tosin eri yksikköjärjestelmät _ Jackson käyttää ns. Gaussin järjestelmää, kurssilla puolestaan on käytössä SI-yksiköt _ aiheuttavat pientä kiusaa.

Esitietoina on hyvä hallita Fysiikan peruskurssi II:n sisältö, siitäkin huolimatta, että ED:llä teoria johdetaan perusteista lähtien. Myös Fysiikan peruskurssi III:sta, Mekaniikasta, FYMM I:stä ja FYMM II:sta on hyötyä. Elektrodynamiikan voi kuitenkin varsin hyvin käydä yhtä aikaa FYMM II:n kanssa. Useimmat törmäävät joka tapauksessa ED:llä ensi kerran joihinkin uusiin matemaattisiin käsitteisiin, kuten esimerkiksi Greenin funktioihin, funktionaaliderivaattaan ja Lorentz-tensoreihin.

Kurssilla käsitellään ilmiöitä, jotka suureksi osaksi ovat jo tuttuja Fysiikan peruskurssi II:lta. Kuitenkin teorian matemaattinen esittäminen on ED:llä paljon korostetummassa asemassa fysikaalisten ilmiöiden ymmärtämisen saadessa hieman vähemmän painoa _ kuten yleensäkin teoreettisen fysiikan kursseissa. Elektrodynamiikan sisällön voi tiivistää sanomalla, että kurssilla johdetaan sähkömagneettisen kentän ja sen dynamiikan kuvaavat Maxwellin yhtälöt lähtien muutamasta sähkö- ja magnetostatiikan tunnetusta laista kuten Lorentzin voimalaista ja Coulombin sekä Ampèren laeista. Samassa yhteydessä toki käsitellään muitakin klassiseen sähkömagnetismiin kuuluvia asioita; esimerkiksi sitä kuinka potentiaali saadaan määrättyä lähtien tunnetusta varausjakaumasta ja tunnetuista reunaehdoista. Mielestäni kurssin parasta antia on sen viimeinen neljännes, jossa sähködynamiikka puetaan suppeamman suhteellisuusteorian mukaiseen asuun.

Janne Ignatius

Sisällysluettelo


Limes Ry Liisankatu 16 D 00170 Helsinki
Kommentit : Limeksen postituslistalle

Limeksen kotisivu