Elektromagnetism

Kursuses õpitakse arvutama vooluga juhtide vahelisi jõude ja nende vahendamist magnetvälja kaudu. Õpitakse elektromagnetilise induktsiooni nähtust ja selle rakendusi. Tutvustatakse vahelduvvoolu tekkimist, vahelduvvoolu iseloomustavaid füüsikalisi suuruseid ja elektrienergia tootmist ning edastamist.

Elektromagnetiline induktsioon
Elektromagnetiline induktsioon. Pööriselektriväli. Faraday katsed. Magnetvoog. Faraday elektromagnetilise induktsiooni seadus. Induktsiooni elektromotoorjõud poolis. Lenzi reegel. Induktsiooni elektromotoorjõud liikuvates juhtides. Generaator.
Eneseinduktsioon. Eneseinduktsiooni elektromotoorjõud. Induktiivsus. Magnetvälja energia.

Vahelduvvool
Elektromagnetiline sundvõnkumine – vahelduvvool. Pöörlev raam homogeenses magnetväljas. Vahelduvvoolugeneraator. Vahelduvvoolu iseloomustavad põhisuurused. Vahelduvvoolu võimsus aktiivtakistusel. Voolutugevuse ja pinge efektiivväärtused. Transformaator. Elektrienergia tootmine, ülekanne ja jaotamine. 3-faasiline vahelduvvool. Elektriohutus. Kaitsemaandus. Kaitsmed. Alaldi. Vaheldi.

Soovituslike ja kohustuslike praktiliste tööde loetelu:

• kahe juhtme magnetilise vastastikmõju uurimine demokatse või arvutisimulatsiooni abil;
• magnetvälja jõujoonte uurimine;
• elektromagnetitel põhinevate seadmete uurimine;
• elektromagnetilisel induktsioonil põhinevate nähtuste vaatlemine;
• poolis tekkivat induktsiooni elektromotoorjõudu mõjutavate tegurite uurimine;
• praktiline töö kahe raudsüdamikuga juhtmepooli, vooluallika, püsimagneti ja galvanomeetrina töötava mõõteriista abil;
• tutvumine induktiivpoolide talitluse ning rakendustega demokatsete või arvutisimulatsioonide abil;
• transformaatori tööpõhimõtte uurimine;
• tutvumine trafode talitluse ning rakendustega demokatse või arvutimudeli abil;
• tutvumine elektromagnetismi rakendustega interaktiivse õppevideo abil.

• teab põhimõisteid: elektromagnetiline induktsioon, magnetinduktsioon, pööriselektriväli, magnetvoog, pooli induktiivsus.
  Lorentzi jõud, induktsiooni elektromotoorjõud, kondensaator, mahtuvus, eneseinduktsioon, elektromagnetväli, mõõtühikud 1 veeber ja 1 henri, elektromagnetvõnkumine, vahelduvvool, generaator, elektrimootor, vahelduvvooluvõrk, faas ja neutraal, kaitsemaandus, vahelduvvoolu võimsus, voolutugevuse ja pinge efektiivväärtused ja hetkväärtused, trafo, primaarmähis, sekundaarmähis, võimsus aktiivtakistusel;
• oskab kasutada seoseid: 
• teab mudeleid: voolu magnetväli;
• mõõteriistu: multimeeter;
• oskab kirjeldada nähtusi ja rakendusi: vooluraam, elektrimootor, osakeste liikumine magnetväljas, generaator, transformaator, vahelduvvool, elektrienergia ülekanne, vahelduvvoolu võrk, transformaator;
• teab, et magnetväljal on kaks põhimõtteliselt erinevat võimalikku tekitajat – püsimagnet ja vooluga juhe, seletab nimetatud asjaolu ilmnemist väljade geomeetrias;
• kasutab probleeme lahendades Ampere’i seadust ;
• teab magnetinduktsiooni definitsiooni ning oskab rakendada definitsioonivalemit ;
• kasutab magnetinduktsiooni vektorite suundade määramise eeskirju (kruvireegel);
• tunneb Oerstedi katsest tulenevaid sirgjuhtme magnetvälja geomeetrilisi omadusi, kasutab Ampere’i seadust kujul F=BΠsin∂ ja rakendab vastava jõu suuna määramise eeskirja;
• joonistab kuni kahe väljatekitaja korral juhtmelõigu või püsimagneti magnetvälja B-vektorit etteantud punktis, joonistab välja jõujooni;
• teab, et solenoidis tekib homogeenne magnetväli, oskab joonistada selle välja jõujooni;
• rakendab probleemide lahendamisel Lorentzi jõu valemit F_L = Bqvsin∂ ning oskab määrata Lorentzi jõu suunda;
• rakendab magnetväljas liikuva juhtmelõigu otstele indutseeritava pinge valemit U=Blvsin∂;
• kasutab elektromotoorjõu mõistet ja teab, et induktsiooni elektromotoorjõud on kõigi indutseeritavate pingete summa;
• seletab füüsikalise suuruse magnetvoog tähendust, teab magnetvoo definitsiooni ja kasutab probleemide lahendamisel magnetvoo definitsioonvalemit ;
• seletab näite varal Faraday induktsiooniseaduse kehtivust ja kasutab probleemide lahendamisel valemit ;
• seletab pööriselektrivälja tekkimist magnetvoo muutumisel;
• teab füüsikalise suuruse induktiivsus definitsiooni ning selle suuruse mõõtühikut 1 henri, kasutab probleemide lahendamisel seost ;
• seletab mõistet eneseinduktsioon;
• oskab kasutada probleemide lahendamisel seost ;
• teab, et kondensaatoreid ja induktiivpoole kasutatakse vastavalt elektrivälja või magnetvälja energia salvestamiseks;
• kasutab probleemide lahendamisel magnetvälja energia valemit ;
• kirjeldab vahelduvvoolu kui laengukandjate sundvõnkumist;
• teab, et vahelduvvoolu korral sõltuvad pinge ja voolutugevus perioodiliselt ajast ning et seda sõltuvust kirjeldab siinus- või koosinusfunktsioon;
• kirjeldab generaatori ja elektrimootori tööpõhimõtet;
• kirjeldab trafot kui elektromagnetilise induktsiooni nähtusel põhinevat seadet vahelduvvoolu pinge ja voolutugevuse muutmiseks, kusjuures trafo primaar- ja sekundaarpinge suhe võrdub ligikaudu primaar- ja sekundaarmähise keerdude arvude suhtega ;
  
• arvutab vahelduvvoolu võimsust aktiivtarviti korral ning seletab graafiliselt voolutugevuse ja pinge efektiivväärtuste I ja U seost amplituudväärtustega I_m ja U_m, kasutades seoseid 
• kirjeldab elektriohutuse nõudeid ning sulav-, bimetall- ja rikkevoolukaitsme tööpõhimõtet õnnetuste ärahoidmisel;
• nimetab elektrienergia jaotusvõrgu ohutu talitluse tagamise põhimõtteid.