6 ECTS credits
175 u studietijd
Aanbieding 1 met studiegidsnummer 1017189BNR voor alle studenten in het 1e semester met een verdiepend bachelor niveau.
Elektromagnetisme: de Maxwellvergelijkingen.
Elektrostatica:
- wet van Coulomb, elektrische veldsterkte en elektrische potentiaal van een ladingsverdeling.
- wet van Gauss.
- elektrische dipool en zijn interactie met een extern elektrisch veld; dipool-dipool interacties en belang daarvan in de chemische binding (oa voor biomoleculen).
- capaciteit van een condensator, toepassing bij neuronen.
- wetten van Kirchhoff (elektrische kringen bestaande uit weerstanden, condensatoren en gelijkstroombronnen). RC-tijd van een RC-kring.
Magnetostatica:
- magnetische kracht op een stroomvoerende geleider.
- magnetisch veld berekenen opgewekt door een bewegende lading.
- magnetische dipool en interactie met een extern magnetisch veld.
- wet van Biot & Savart
- wet van Ampère
Elektromagnetische inductie:
- wet van Faraday-Lenz.
- wederzijdse- en zelf-inductantie.
Wisselstroomkringen:
- kringen bestaande uit een weerstand, condensator, spoel en een wisselspanningsbron.
- resonantie in een RLC-kring.
Elektromagnetische golven
- basiseigenschappen van elektromagnetische golven, afleiding van EM golven vanuit de Maxwell-vergelijkingen.
- vector van Poynting.
- wet van behoud van energie in het elektromagnetische veld (stelling van Poynting), interpretatie.
- wet van behoud van lading en interpretatie.
- algemene vorm van een behoudswet en interpretatie.
- basisnoties over elektrische en magnetische velden in materie.
Indien mogelijk: enkele illustraties van behoudsweten en dynamische vergelijkingen in de biologie (systeem biologie).
De nota's bij het practicum in het lab wordt via Canvas beschikbaar gesteld.
Bijkomend studiemateriaal: een ander "University physics" handboek of aanverwanten kan nuttig zijn.
Dit opleidingsonderdeel is een voortzetting van het opleidingsonderdeel “Fysica: trillingen, golven en thermodynamica”. Het draagt bij tot de algemene competenties van de academische opleiding door de studenten basisbegrippen en basisvaardigheden uit de natuurkunde, i.h.b. het elektromagnetisme bij te brengen. De nadruk ligt hierbij zowel op het beheersen van theoretische concepten en hun afleiding als op het toepassen van deze concepten in oefeningen (problem solving).
Bijkomende leerdoelen zijn het bijbrengen van wetenschappelijke cultuur, het wegwerken van veel voorkomende misvattingen rond natuurkundige concepten, de beheersing van wetenschappelijk en technisch Engels vervolmaken via het gebruik van Engelstalige referentiewerken en het verder ontwikkelen van schriftelijke en mondelinge presentatie- en rapporteringsvaardigheden.
Eindcompetenties.
A. Algemeen
• De student is in staat een fysisch probleem te modelleren en dit model waar mogelijk te analyseren met standaardtechnieken van de wiskundige natuurkunde.
• De bachelor heeft een basiskennis van de wetenschappelijke methode, van de relevantie van de fysica in andere domeinen van de wetenschappen en de maatschappij.
• De student(e) is in staat om een wetenschappelijk verslag opstellen over een practicumopdracht en de meetgegevens op correcte wijze rapporteren rekeninghoudend met meetonzekerheden. De student(e) kan daarbij gebruik maken van tekstverwerking, elektronische rekenbladen en symbolische rekenprogramma's. De student(e) kan meetgegevens in een grafiek uitzetten, en omgekeerd, kan ook een grafiek interpreteren.
• De student is vertrouwd met het gebruik van wiskundige technieken in de fysica, zoals vectorrekening, afgeleiden, meervoudige integralen en bijhorende integraalstellingen, complexe getallen, en kan wiskundige uitdrukkingen fysisch interpreteren.
B. Specifiek:
• De student kent de Maxwellvergelijkingen in integrale vorm en kan deze interpreteren.
• De student kent de wet van Coulomb en kan de elektrische veldsterkte en de elektrische potentiaal berekenen gegenereerd door een ladingsverdeling.
• De student kan de wet van Gauss interpreteren en toepassen op symmetrische ladingsverdelingen.
• De student kent het begrip elektrische dipool en zijn interactie met een extern elektrisch veld. De student begrijpt wat dipool-dipool interacties zijn.
• De student kan de capaciteit berekenen van eenvoudige, symmetrische configuraties van geleiders en diëlectrica.
• De student kan de wetten van Kirchhoff toepassen op eenvoudige elektrische kringen bestaande uit weerstanden, condensatoren en gelijkstroombronnen. Hij/zij weet wat de RC-tijd is van een RC-kring.
• De student kan de magnetische kracht berekenen op een stroomvoerende geleider.
• De student kan het magnetische veld berekenen opgewekt door een bewegende lading.
• De student kent het begrip magnetische dipool en zijn interactie met ene extern magnetisch veld.
• De student kent de wet van Biot & Savart en kan deze gebruiken om de magnetische veldsterkte te berekenen.
• De student kan de wet van Ampère en de wet van Faraday-Lenz toepassen.
• De student kent de begrippen wederzijdse- en zelf-inductantie en kan deze toepassen.
• De student kan het tijdsverloop berekenen van de stromen en de spanningen in een seriekring bestaande uit een weerstand, condensator en spoel na een energie-impuls.
• De student kan het tijdsverloop berekenen van de stromen en de spanningen in een seriekring bestaande uit een weerstand, condensator, spoel en een wisselspanningsbron. Hij kent het begrip resonantie en kan het toepassen op zulke elektrische kringen.
Voor deze variant (6SP):
• De student kent de Maxwellvergelijkingen in differentiële vorm en kan deze interpreteren.
• De student kent de basiseigenschappen van elektromagnetische golven, begrijpt deze vanuit de Maxwell-vergelijkingen en kan het elektrisch en magnetisch veld van vlakke monochromatische golven wiskundig uitdrukken.
• De student kent de vector van Poynting en kan deze interpreteren en wiskundig uitdrukken.
• De student ken de wet van behoud van energie in het elektromagnetische veld (stelling van Poynting) en kan deze interpreteren en wiskundig uitdrukken.
• De student ken de wet van behoud van lading en kan deze interpreteren en wiskundig uitdrukken.
• De student kent de algemene vorm van een behoudswet in de fysica en kan deze wiskundig uitdrukken.
• De student heeft basisnoties over het gedrag van elektrische en magnetische velden in materie.
• De student kan bovenstaande concepten samenbrengen om toe te passen op geïntegreerde oefeningen en vraagstukken.
C. Algemene disciplineoverschrijdende eindtermen.
De bachelor voldoet ook aan de algemene doelstellingen van de Faculteit Wetenschappen en Bio-ingenieurswetenschappen:
1. De bachelor beschikt over de nodige theoretische inzichten en methodologische vaardigheden om een aansluitende masteropleiding met succes te volgen aan binnenlandse en Europese universiteiten.
2. Alhoewel de doorstroming naar de masteropleidingen prioritair is, zal de bachelor ook vaardigheden en attitudes hebben ontwikkeld die nuttig zijn voor de arbeidsmarkt. Hij/zij kan daarvoor ook nuttige kennis verwerven door het volgen van geëigende keuzevakken.
3. De bachelor bezit de nodige vaardigheden en attitudes om autonoom nieuwe kennis te verwerven en te gebruiken.
4. De bachelor kan wetenschappelijke bronnen raadplegen, gegevens verzamelen, selecteren en verwerken.
5. De bachelor is in staat Engelstalige vakliteratuur te begrijpen (wetenschappelijk Engels).
6. De bachelor heeft een kritische ingesteldheid en een onderzoekende houding.
7. De bachelor bezit de nodige computervaardigheden, relevant voor zijn vakgebied.
8. De bachelor kan mondeling en schriftelijk rapporteren en presenteren.
9. De bachelor is in staat te functioneren in teamverband. Hij/zij kan communiceren over het vakgebied met vakgenoten en niet-vakgenoten uit aanverwante disciplines.
10. De bachelor kan zelfstandig werken en plannen, zichzelf evalueren en zo nodig bijsturen
De beoordeling bestaat uit volgende opdrachtcategorieën:
Examen Mondeling bepaalt 35% van het eindcijfer
Examen Schriftelijk bepaalt 40% van het eindcijfer
WPO Praktijkopdracht bepaalt 25% van het eindcijfer
Binnen de categorie Examen Mondeling dient men volgende opdrachten af te werken:
Binnen de categorie Examen Schriftelijk dient men volgende opdrachten af te werken:
Binnen de categorie WPO Praktijkopdracht dient men volgende opdrachten af te werken:
Werk tijdens het jaar (labo's + verslagen): 25%. Hierover is geen herkansing in tweede zit mogelijk.
Schriftelijk examen oefeningen: 40%.
Mondelinge examen theorie: 35%.
Aanwezigheid tijdens de labo sessies is verplicht. Afwezigheden kunnen gewettigd worden volgens de procedures beschreven in de huisregels (beschikbaar op Canvas).
Deze aanbieding maakt deel uit van de volgende studieplannen:
Bachelor in de chemie: Standaard traject
Bachelor in de geografie: Standaard traject
Bachelor in de bio-ingenieurswetenschappen: Standaard traject