Sähkömagnetismi ja valo (FY7)
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.
Yleiset 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
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 määritys käämin sisällä, valon heijastumisen ja taittumisen tutkiminen rajapinnassa sekä laserin aallonpituuden määrittäminen hilan avulla.
Yhteiskunnallinen osaaminen: Opintojakson keskeisten sisältöjen hallinta mahdollistaa sähköenergian tuotantoon sekä sähkömagneettiseen tiedonsiirtoon liittyviin yhteiskunnallisiin keskusteluihin osallistumisen faktapohjalta. Tätä voidaan harjoitella esimerkiksi analysoimalla ja vertailemalla aihepiiriin liittyviä ajankohtaisia artikkeleja sekä arvioimalla tiedon luotettavuutta.
Hyvinvointiosaaminen: Tavoitteena on, että opiskelija tuntee sähkömagneettisen säteilyn lähteet ja niiden vaikutukset ja parhaimmillaan oppii toimimaan aktiivisesti oman ja toisten hyvinvoinnin ja turvallisuuden hyväksi.
Laaja-alaisen osaamisen arviointi kytkeytyy osaksi opintojakson yleisestä arviointia. Laaja-alaista osaamista voidaan arvioida esimerkiksi projektitöiden, itsearvioinnin tai sopivien tehtävien avulla.
Laaja-alainen osaaminen
Yhteiskunnallinen osaaminen: Opintojakson keskeisten sisältöjen hallinta mahdollistaa sähköenergian tuotantoon sekä sähkömagneettiseen tiedonsiirtoon liittyviin yhteiskunnallisiin keskusteluihin osallistumisen faktapohjalta. Tätä voidaan harjoitella esimerkiksi analysoimalla ja vertailemalla aihepiiriin liittyviä ajankohtaisia artikkeleja sekä arvioimalla tiedon luotettavuutta.
Hyvinvointiosaaminen: Tavoitteena on, että opiskelija tuntee sähkömagneettisen säteilyn lähteet ja niiden vaikutukset ja parhaimmillaan oppii toimimaan aktiivisesti oman ja toisten hyvinvoinnin ja turvallisuuden hyväksi.
Laaja-alaisen osaamisen arviointi kytkeytyy osaksi opintojakson yleisestä arviointia. Laaja-alaista osaamista voidaan arvioida esimerkiksi projektitöiden, itsearvioinnin tai sopivien tehtävien avulla.