Theory of Electromagnetic Field IA

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra elektromagnetického pole

Anotace:

Předmět naučí studenty základy teorie elmag. pole, která je východiskem mnoha dalších předmětů a nezbytnou součástí znalostí elektroinženýra. Rozvíjí zákl. znalosti získané ve fyzice tak, aby inženýr uměl jevy nejen vysvětlit, ale i kvantifikovat (přesně vypočítat). Seznámí s vlastnostmi a metodami řešení statických, stacionárních a časově proměnných polí, návrhem kapacitorů, induktorů, magn. obvodů, se šířením elmag. vln.

Požadavky:

Osnova přednášek:

1. Přehled využití TEP. Zákl. postuláty elmag. pole, jeho zdroje. Náboje a proudy

2. Maxwellovy rovnice ve vakuu, přímé použití pro řešení pole

3. Pole elektrických nábojů. Laplaceova a Poissonova rovnice, klasifikace úloh

4. Analytická a numerická řešení elektrostatických polí - aplikace

5. Makroskopický model hmoty. Polarizace a magnetizace - využití v praxi

6. Pole ustálených proudů. Magnetické pole proudovodičů

7. Potenciály v magnetickém poli. Vlastní a vzájemná indukčnost - aplikace

8. Magnetické obvody a jejich řešení. Pole ve feromagnetiku - praktické využití

9. Nestacionární pole. Úplný systém Maxwellových rovnic, materiálové vztahy

10. Indukční zákon. Energie a síly v elektromagnetickém poli

11. Poyntingův teorém. Výkon pohlcený hmotou

12. Elektromagnetická vlna. Rovinná harmonická vlna (praktické příklady)

13. Pole a vlny ve vodičích, povrchový jev (praktické příklady)

14. Způsoby vedení vln - prakt.příklady. TEM vlny v dvouvod. vedení a v koax.kabelu

Osnova cvičení:

1. Matematický úvod - operace s vektory, diferenciální operátory, integrální počet

2. Intenzita elektrického pole, potenciál

3. Základní metody řešení elektrostatického pole. Výpočet kapacity, energií, sil

4. Projektové cvičení č. 1 - COUL1 (Coulombův zákon, dielektrika, superpozice)

5. Řešení Laplaceovy rovnice - separace proměnných, pole stacionárního proudu

6. Počítačová učebna - řešení elektrostatického pole metodou konečných prvků

7. Projektové cvičení č. 2 - KOAX1 (návrh koaxiálního vedení)

8. Metody řešení stacionárního magnetického pole. Ampérův z., Biotův Savartův z.

9. Potenciály v magnetickém poli, výpočet indukčnosti

10. Laboratoř

11. Počítačová učebna - elektrostatické pole, magnetické pole - magnetické obvody

12. Projektové cvičení - MAGN1 (magnetické obvody)

13. Faradayův indukční zákon, nestacionární elektromagnetické pole

14. Rovinná elektromagnetická vlna a povrchový jev, zápočet

Cíle studia:

Studijní materiály:

[1] Novotný, K.: Teorie elmag. pole I. Skripta ČVUT, Praha 1988

[2] Collin, R. E.: Field Theory of Guided Waves. 2nd Edit., IEEE Press, New York 1991

[3] Coufalová, B., Havlíček, V., Mikulec, M., Novotný, K.: Teorie elmag.pole I. Příklady. Skripta ČVUT, Praha 1996, 98

Poznámka:

Předmět má stejnou náplň jako předmět 17P1A.

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů: