FY7 Sähkömagnetismi ja valo (2 op)

Moduulissa perehdytään sähkömagnetismiin ilmiöalueena, jossa sähköiset ja
magneettiset vuorovaikutukset esiintyvät rinnakkain. Moduulissa käsitellään
ajasta riippuvia sähkömagneettisia ilmiöitä, joista keskeisin on sähkömagneettinen
induktio. Moduulissa tarkastellaan myös sähkömagneettista säteilyä ja erityisesti
sen tutuinta lajia, valoa. Sähkömagnetismiin perustuvien sovellusten tarkastelussa
keskitytään niiden merkitykseen yhteiskunnan kehityksen mahdollistajana.

Tavoitteet
Moduulin tavoitteena on, että opiskelija
• ymmärtää induktioilmiön keskeisen merkityksen sähkömagnetismissa
• ymmärtää sähköenergian tuotannon ja siirron fysikaaliset perusteet ja merkityksen yhteiskunnan toiminnan kannalta
• tunnistaa sähkömagneettisen säteilyn lähteitä ja vaikutuksia
• ymmärtää valon sähkömagneettisena ilmiönä.

Keskeiset sisällöt
• ferromagnetismi ja magneettinen dipoli
• magneettinen vuorovaikutus ja magneettikenttä
• varatun hiukkasen liike homogeenisessa sähkö- ja magneettikentässä
• virtajohtimen magneettikenttä ja kahden virtajohtimen välinen voima
• sähkömagneettinen induktio, Lenzin laki ja pyörrevirrat
• generaattori, vaihtovirran synty, muuntaja ja energian siirto sähkövirran avulla
• sähkömagneettinen säteily ja sen spektri sekä mustan kappaleen säteilyn spektri
• valon heijastuminen, taittuminen ja kokonaisheijastuminen
• valon interferenssi ja diffraktio
• valon polarisaatio kvalitatiivisesti

Moduulin keskeisiä sisältöjä voidaan tarkastella esimerkiksi seuraavissa temaattisissa yhteyksissä: hiukkaskiihdytin, tuulivoima ja optinen tiedonsiirto.

Keskeisiä sisältöjä voidaan tarkastella esimerkiksi seuraavilla kokeilla: magneettivuon tiheyden määrittäminen käämin sisällä, valon heijastumisen ja taittumisen tutkiminen rajapinnassa sekä laserin aallonpituuden määrittäminen hilan
avulla.