· EEM224

EEM224 Elektromanyetik I: Ders İzlencesi ve Haftalık Ders Planı (2013–2014)

EEM224 – Elektromanyetik I · 17.02.2014 · 16.10.2026

Bu yazı, Başkent Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği EEM224 Elektromanyetik I dersinin planlama belgelerini bir araya getiriyor. Belgeleri dersin öğretim üyesi Dr. (sonradan Prof. Dr.) S. Gökhun Tanyer hazırlamış: Bahar 2013 dönemi için ders içerik ve haftalık ders planlama dokümanları (Şubat 2013), 2013–2014 bahar yarıyılı için ders içerik formu (3 Şubat 2014) ve İngilizce "Course Outline" sunumu (Şubat 2014). Dört belgenin orijinal PDF'leri yazının sonunda ZIP olarak indirilebilir.

Dersin künyesi

Dersin kodu / adıEEM 224 Elektromanyetik – I (İngilizce belgelerde: EEM 224 Electromagnetic Wave Theory I)
Öğretim üyesiProf. Dr. S. Gökhun Tanyer (A-404, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü)
Hedef (başarı yüzdesi)2013: %80, 2014: %95
Ders diliKaynaklar İngilizce, ders notları Türkçe, ders dili Türkçe
Ön koşul (isteğe bağlı)MAT 151 Matematiksel Analiz I, MAT 152 Matematiksel Analiz II
Beklenen becerilerTemel cebir, karmaşık değişkenlerle kalkülüs, Matlab veya benzeri bir ortamda programlama

Ders kitapları

Ders kitabı:

  1. David Keun Cheng, Fundamentals of Engineering Electromagnetics, Addison-Wesley Publishing, Inc., 1993. Veya Türkçe çevirisi: Adnan Köksal, Birsen Saka, Mühendislik Elektromanyetiğinin Temelleri, Palme Yayınları.

Kaynak / yardımcı kitaplar:

  1. David Keun Cheng, Field and Wave Electromagnetics, Addison-Wesley Publishing, Inc. Veya Türkçe çevirisi: Mithat İdemen, Elektromanyetik Alan Teorisinin Temelleri, Literatür Yayıncılık.
  2. Stanley V. Marshall, Richard E. DuBroff, Gabriel G. Skitek, Electromagnetic Concepts and Applications, dördüncü basım, Prentice Hall International, Inc., 1996.

2014 "Course Outline" belgesi bunlara ek olarak D. K. Cheng'in Field and Wave Electrodynamics (Addison-Wesley, 2006) kitabını ve Nizamettin Armağan, Emel Çıngı, Coşkun İşçi, Gülsen Önengil, Nurdoğan Can, Mami Sözüer çevirisini (Akademi Yayınları) zorunlu kaynaklar arasında sayıyor.

Not hesaplama

2013 Bahar2014 Bahar
Katılım ve devam%5%0
Quiz%5%25
Ödev%10%10
Ara sınav%35%35
Yarıyıl sonu sınavı%45%30
Toplam%100%100

2013 belgesine göre ödevler, verildiği haftayı izleyen ilk dersin başında teslim alınıyordu; teslim saatinden sonra ödev kabul edilmiyordu.

2014'teki ödev ve sınav kuralı (Homework and Test Policy): Her hafta ödev verilir ve bir hafta sonra, izleyen pazartesi ders saatinde teslim edilir. Geç teslim edilen ödev, ilk dersin başlangıcından itibaren her 24 saat için o ödevin notunun %20'sini kaybeder. Bir ara sınav, bir final sınavı ve büyük olasılıkla birkaç habersiz quiz yapılır. Planlanmış bir telafi sınavı yoktur.

Takvim ve ders saatleri

Bahar 2013: Dersler 11 Şubat – 17 Mayıs 2013, yarıyıl sonu sınavları 20 Mayıs – 1 Haziran 2013. Ders saatleri salı 11:00–12:50 ve cuma 09:00–10:50; ofis saatleri salı 14:00–16:00.

HaftaTarihİçerik
111 Şubat, Pzt.Giriş; dersin tanımı, kapsamı
2–718 Şubat – 29 MartBirinci ders dönemi
81 Nisan, Pzt.Ara sınav haftası
9–138 Nisan – 17 Mayısİkinci ders dönemi
1420 Mayıs – 1 HaziranYarıyıl sonu sınavları haftası

Bahar 2014: Dersler 17.02.2014 – 23.05.2014, final haftası 24.05.2014 – 04.06.2014. Ders saatleri pazartesi 09:00–10:50 ve salı 13:00–14:50; ofis saatleri salı 15:00–16:50 (başka bir zaman için randevu alınabiliyordu).

Motivasyon

2014 "Course Outline" belgesindeki motivasyon bölümü (Türkçe):

EEM 224 Elektromanyetik (EM) I dersinde durağan/durgun/statik koşullar altında (yani zaman içerisinde herhangi bir değişikliğin olmadığı durgun ortamda) önce elektrik, sonra da manyetik alanın tanımı, fiziksel özellikleri ve farklı koşullar altında ne şekilde değişeceğini tahmin etme, hesaplama yöntemlerini inceledik.

EEM 323 EM II dersi ise, bir önceki EEM 224 dersinin devamı olarak tanımlanmıştır. Aynı kaynak kitaplar kullanılmaktadır. Kapsam olarak durgun elektrik ve durgun manyetik alanlar özetlenmekte ve daha sonra asıl kapsam olan "zamanda herhangi bir değişiklik olduğunda ne olur?" sorusuna cevap verilmektedir. Bu değişiklikler ise; yük dağılımının değişmesi, akımın zamana göre artması veya azalması örnek olarak verilebilir. Her iki durumda da temelde artık elektrik ve manyetik alanların "durgun" olduğu kabullenmesi artık yanlış olmaktadır.

Tarihsel önemi olan bu soruyu birçok bilim insanı incelemiş ve elde ettikleri sonuçlardan çok etkilenmişlerdir. Özellikle dersimizde çalışmalarını örnekler üzerinden inceleyeceğimiz Faraday, Amper, Kirchhoff ve özellikle Maxwell isimleri ile karşılaşacağız. Einstein'ın en önemli üç kişi olarak fotoğraflarını astığı kişilerin Newton, Faraday ve Maxwell olduğu dikkate alınırsa, fiziğin en önemli gelişmelerinin yaşandığı dönemin çalışmalarını birlikte inceleyeceğiz.

Dersin kapsamı

2013 ders planlama dokümanındaki kapsam:

1. Giriş

  • Dersin kapsamı
  • Elektrik-Elektronik Mühendisliği lisans öğretimindeki yeri ve önemi
  • Genel kapsama giriş, ihtiyaç duyulabilecek bilgilerin gözden geçirilmesi

2. Vektör cebiri

  • Vektör toplama ve çıkarma, vektör çarpımları
  • Koordinat sistemleri, integraller
  • Gradyant, diverjans (divergence), bukle (curl), Stokes kuramı

3. Durağan elektrik alanı

  • Serbest uzayda temel elektrostatik kuralları, Coulomb kuramı
  • Elektrik potansiyeli
  • Durağan elektrik alanında dielektrik maddelerin davranışı
  • Elektrik akı yoğunluğu ve dielektrik sabiti
  • Durağan elektrik alanında sınır koşulları
  • Kapasitans ve kapasitörler
  • Elektrostatik enerji ve kuvvetler
  • Elektrostatik sınır-değer problemleri

4. Sabit elektrik akımı

  • Akım yoğunluğu ve Ohm kuramı; elektrik alanı kaynaklı kuvvet ve Ohm kuramı
  • Süreklilik eşitliği ve Kirchhoff akım kuramı
  • Güç emilimi ve Joule kuramı
  • Akım yoğunluğunda sınır koşulları, direnç hesaplamaları

5. Durağan manyetik alan

  • Serbest uzaydaki durağan manyetik alanlarda temel kurallar
  • Vektör manyetik potansiyel, Biot-Savart kuramı ve uygulamaları
  • Manyetik dipol; manyetiklenme ve eşdeğer akım yoğunluğu
  • Manyetik alan şiddeti ve bağıl geçirgenlik (permeability)
  • Manyetik devreler, manyetik maddelerin davranışı
  • Durağan manyetik alanlarda sınır koşulları
  • Endüktans ve endüktörler, manyetik enerji, manyetik kuvvet ve tork

Haftalık ders planı

2014 ders içerik formundaki haftalık konular (2013 belgesindeki plan da aynı sırayı izliyor; 2013'te "artış yönü" yerine gradient, "ıraksama" yerine divergence, "durgun" yerine "elektrostatik" deniyor):

HaftaKonular
1Giriş, vektör cebiri
2Vektör cebiri
3Dik koordinat düzenleri; artış yönü (gradyant), bukle, ıraksama
4Durgun elektrik alanlar
5Durgun elektrik kuvvet, enerji, elektrik potansiyeli
6Coulomb ve Gauss yasaları
7Kapasitans ve kapasitörler
8Ara sınav
9Durgun elektrik alanı sınır koşulları
10Sabit elektrik akımı, direnç
11Durgun manyetik alan
12Biot-Savart ve Ampère yasaları
13Endüktans ve endüktörler, manyetik enerji
14Yarıyıl sonu sınavı

Ayrıntılı haftalık kapsam (2013)

HaftaBaşlıkKapsam
1GirişTanışma, tanım, kapsam, tanıtım; altyapıların özeti, tarihçe, frekans bantları
2Vektör cebiriÖzellikler, koordinat sistemleri; nokta çarpım, çapraz çarpım, üç vektör çarpımı; birim vektörler, dl, dS, dV, örnekler; silindirik ve küresel koordinatlarda birim vektörler
3Dik koordinat düzenleri; gradient, bukle, divergenceİntegral türleri: çizgisel, yüzey, hacim; skaler ve vektör integralleri; yüzey integralleri (kartezyen ve silindirik)
4Elektrostatik alanlarGradyant, integral örnekleri; divergence, akının tanımı; bukle (curl)
5Elektrostatik kuvvet, enerji, elektrik potansiyeliStokes yasası; özdeşlikler (identities), yoldan bağımsızlık (path independence), buklesiz (curl-free) vektör alanları
6Coulomb ve Gauss yasalarıYükler arası kuvvet ve Coulomb kuramı; yük kaynakları: noktasal, çizgi, yüzey, hacim; Gauss kuramı ve uygulamaları; elektrik potansiyeli; madde çeşitleri: iletken, dielektrik; iletkenlerde ve dielektriklerde durağan E; örnekler; sınır koşulları: iletken–dielektrik, dielektrik–dielektrik
7Kapasitans ve kapasitörlerKapasitans, kapasitör; paralel plaka ve küresel kapasitörler; seri ve paralel bağlantılar; elektrostatik enerji
8Ara sınav
9Elektrostatik sınır koşullarıElektrostatik sınır-değer problemleri
10Sabit elektrik akımı, dirençSabit elektrik akımı, direnç
11Manyetostatik alanlarTemel manyetik alan eşitlikleri, Biot-Savart yasası
12Biot-Savart ve Ampère yasalarıManyetik dipol, manyetiklenme ve eşdeğer akım yoğunlukları, sınır koşulları
13Endüktans ve endüktörler, manyetik enerjiEndüktans ve endüktörler, manyetik enerji
14Yarıyıl sonu sınavı

Bahar 2013 için hazırlanan tek sayfalık "Haftalık Ders Planlama Dokümanı" konuları biraz farklı dağıtıyor: 4. hafta elektrik alanının yük dağılımının integrali alınarak hesaplanması, 5. hafta Gauss yasası ile hesaplanması, 7. hafta elektrik alanı etkisi altında iletkenler, 9. hafta yalıtkanlar ve sınır koşulları, 10. hafta "yük biriktirme kapasitesi (kapasitans)" ile enerji ve kuvvet, 13. hafta "akım biriktirme kapasitesi (endüktans)" ve manyetik enerji.

2014 ders notları listesi

2014 "Course Outline" belgesi, ilk haftalarda dağıtılan ders notlarının (DN) adlarını da veriyor:

  • EEM224-DN-0-DIF: Ders izleme formu
  • EEM224-DN-0-HDPD: Haftalık ders planlama dokümanı
  • ILAN-SGTanyer-Tanitim: Hocanın haftalık programı ve ofis saatleri
  • EEM224-DN-1-DalgaFizigi (1. hafta, giriş ve dalga dinamiği): ses, su ve EM dalgalarının oluşumu ve yayılımına ilişkin temel bilgiler; duran dalga oluşumu ve fiziği
  • EEM224-DN-1-REVIEW-EMT1: EEM 224 konularının özeti
  • EEM224-DN-1-REVIEW-EMT2-1 ve EMT2-2: EEM 323 konularının özeti, bölüm I ve II
  • EEM224-DN-2-BasicVectAlgebra (2. hafta): koordinat sisteminden bağımsız temel vektör cebiri
  • EEM224-DN-2-RevCORDSYS (2. hafta): koordinat sistemleri — kartezyen, silindirik, küresel
  • EEM224-DN-2-Operators-1, 2, 3 (3. hafta): gradyant (artış yönü), diverjans (ıraksama miktarı), bukle (curl)

Dersin hedefleri (Objectives)

2014 belgesindeki hedefler İngilizce:

When you finish this course you will be able to:

  • Understand the physical interpretations of Maxwell's equations
  • Get a strong feeling of the meanings of the fundamental electromagnetic equations
  • Realize the practical applications of mathematical approximations and see their importance in simplifying "nature" so that we (simple minds) could try to understand them
  • Describe the similarities and the differences between the governing equations for an electromagnetic wave and an optical wave
  • Describe "light" as an electromagnetic wave
  • Describe the relationship between light rays and wave fronts
  • Calculate water wave displacement on a sinusoid-like waveform as a function of time and position
  • Describe how electromagnetic waves are similar to and different from water waves
  • State the conditions required for producing interference patterns
  • Define constructive and destructive interference
  • Describe how polarizers/analyzers are used with polarized light
  • Merge your internal understanding of electric and magnetic fields at 0 Hertz to optical waves above ultra-violet at very large frequencies stated in terms of terahertz...
  • You would look at your own eyes and binoculars at a different angle,
  • and hopefully, enjoy photography more, and you could even become an amateur in astronomy.

Web sayfaları

Ders malzemeleri Başkent Üniversitesi'nin Moodle sistemi (moodle.midas.baskent.edu.tr, Mühendislik Fakültesi) üzerinden paylaşılıyordu; Moodle şifresi ilk hafta öğrencilere iletiliyordu. Ek malzemeler için hocanın üniversitedeki kişisel sayfası (baskent.edu.tr/~gokhuntanyer/) duyuruluyordu.

Not: Belgede Moodle için "2013-2014 Güz Yarıyılı" seçeneği yazıyor; ders bahar yarıyılında verildiği için bu muhtemelen "Bahar" olmalıydı.

Öğretim üyesi hakkında

Belgeye göre Prof. Dr. S. Gökhun Tanyer'in o dönemdeki araştırma konuları:

  • İstatistiksel işaret işleme: test istatistikleri, "kesin istatistikli" kuantum rastgele sayı üreteçleri (Q-RNG), gerçek rastgele sayı üreteçleri (T-RNG) için web portalı
  • İşaret işleme: zaman ve frekans çözünürlüğü optimizasyonları
  • Anten tasarımı ve optimizasyonu
  • Müzik kuramı: Türk makam müziği için Doğal-37 (Just-37) aralık sistemi, Al-Jurjani'nin 1000 yıllık problemi, oktav ile beşli arasındaki çekişme

Course Outline belgesinin sonunda hocanın optik/kızılötesi, radyo frekansı ve akustik alanlarındaki 39 yayınının listesi de yer alıyor (IEEE Transactions on Broadcasting, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Journal of Electromagnetic Waves and Applications gibi dergilerde ve SİU, IGARSS, URSI gibi konferanslarda yayınlanmış çalışmalar). Belge "Good luck!" diyerek bitiyor.

eem224-izlence.zip

ZIP arşivi · 1.5 MB · 17.02.2014

⬇ (1.5 MB)