Elektromagnetické pole, vlny a vedení

Předmět je náhradou za:

Teorie elektromagnetického pole (X17TEP)

Přednášející:

Zbyněk Škvor (gar.), Vítězslav Pankrác

Cvičící:

Zbyněk Škvor (gar.), Vít Bečvář, Jiří Coufal, Miloslav Čapek, Petr Dvořák, Daniel Havelka, Pavel Hazdra, Petr Horák, Filip Kozák, Jan Kraček, Jiří Libich, Ondřej Morávek, Vítězslav Pankrác, Milan Příhoda, Michal Šimůnek, Luděk Šubrt, Jaroslav Vorlíček, Barbora Vrbová, Tomáš Vydra

Předmět zajišťuje:

katedra elektromagnetického pole

Anotace:

Předmět seznamuje studenty se základy aplikované teorie elektromagnetického pole, vlastnostmi a metodami řešení statických, stacionárních a časově proměnných polí ve volném prostoru a na základních typech vedení. Předmět poskytuje studentům základní fyzikální pohled na studované jevy a děje a tento pohled zasazuje do rámce praktického inženýrského využití vykládaných zákonitostí. Posluchač by měl umět jevy nejenom fyzikálně a aplikačně vysvětlit, ale i pro základní struktury kvantifikovat (vypočítat). Absolvent předmětu získá potřebné základní vědomosti pro porozumění a návrh elektronických prvků, komunikačních systémů a dalších technologií, ať již nyní vyučovaných v dalších předmětech studijního programu, nebo zavedených v nejbližších desetiletích.

Požadavky:

http://moodle.kme.fel.cvut.cz

Osnova přednášek:

1.Základní postuláty elmag. pole, jeho zdroje, náboje a proudy

2.Pole elektrických nábojů, Laplaceova a Poissonova rovnice, polarizace, kapacita

3.Magnetické pole ustálených proudů, magnetizace, vlastní a vzájemná indukčnost

4.Magnetické obvody a jejich řešení, pole ve feromagnetiku

5.Indukční zákon. Nestacionární pole a úplný systém Maxwellových rovnic - jejich praktické vysvětlení

6.Energie a síly v elektromagnetickém poli

7.Elmag. vlna, vlnová rovnice, řešení pro rovinnou harmonickou vlnu ve volném prostoru

8.Rovinná elmag. vlna ve ztrátovém prostředí, vlna na rozhraní prostředí, Snellův zákon

9.Pole a vlny ve vodičích, povrchový jev, Poyntingův teorém

10.Analytická a numerická řešení elektromagnetických polí - aplikace

11.Vedení vln vedením, parametry vedení, přenos, odraz, impedance

12.Smithův diagram, zobrazované parametry a jeho použití pro přizpůsobení

13.Vedení s vlnou TEM, dvouvodičové, koaxiální, Lecherovo, jiné typy vedení

14.Vlnovod s obdélníkovým průřezem, parametry, vidy, rezonátory

Osnova cvičení:

1. Skalární a vektorové pole, potenciál, intenzita, pole na rozhraní prostředí.

2. Výpočet pole bodového náboje a nabité přímky, výpočty kapacity.

3. Pole v nabité vrstvě, kondenzátory s děleným dielektrikem.

4. Výpočet externí indukčnosti vlastní, vzájemné.

5. Řešení magnetických obvodů

6. Indukované napětí. Výpočty z Maxwellových rovnic.

7. Síly, práce a energie v poli.

8. Rovinná elektromagnetická vlna, odraz a lom na rozhraní

9. Povrchový jev, vysokofrekvenční odpor

10. Laboratoř

11. Vedené vlny

12. Návrh impedančního přizpůsobení

13. Výpočet parametrů koaxiálního vedení, max. výkon, útlum

14. Dominantní vid, disperze, návrh rezonátoru.

Cíle studia:

Získání základních vědomostí pro porozumění a návrh elektronických prvků, komunikačních systémů a dalších technologií.

Studijní materiály:

[1] Novotný, K.: Teorie elmag. pole I. Skriptum, ČVUT Praha, 1998

[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, Skriptum ČVUT Praha, 1999

[4] Sadiku, M.N.O.: Elements of Electromagnetics. Saunders College Publishing. London, 1994

Poznámka:

Rozsah výuky v kombinované formě studia: 14p+6c

Rozvrh na zimní semestr 2011/2012:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2011/2012:

	06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po	místnost T2:D3-209 Škvor Z. 16:15–17:45 (přednášková par. 1) Dejvice Posluchárna
Út	místnost T2:A3-415 Příhoda M. 07:30–09:00 (přednášková par. 1 paralelka 101) Dejvice Cvicebnamístnost T2:A3-415 Pankrác V. 09:15–10:45 (přednášková par. 1 paralelka 102) Dejvice Cvicebnamístnost T2:A3-415 Bečvář V. 11:00–12:30 (přednášková par. 1 paralelka 103) Dejvice Cvicebnamístnost T2:A3-415 Havelka D. 14:30–16:00 (přednášková par. 1 paralelka 105) Dejvice Cvicebnamístnost T2:A3-415 Kraček J. 16:15–17:45 (přednášková par. 1 paralelka 106) Dejvice Cvicebnamístnost T2:A3-415 18:00–19:30 (přednášková par. 1 paralelka 107) Dejvice Cvicebna
St	místnost T2:A3-415 Pankrác V. 12:45–14:15 (přednášková par. 1 paralelka 104) Dejvice Cvicebna
Čt	místnost T2:A3-415 07:30–09:00 (přednášková par. 1 paralelka 108) Dejvice Cvicebnamístnost T2:A3-415 Pankrác V. 09:15–10:45 (přednášková par. 1 paralelka 109) Dejvice Cvicebnamístnost T2:A3-415 Vydra T. 11:00–12:30 (přednášková par. 1 paralelka 110) Dejvice Cvicebnamístnost T2:A3-415 Hazdra P. 12:45–14:15 (přednášková par. 1 paralelka 117) Dejvice Cvicebnamístnost T2:A3-415 Hazdra P. 14:30–16:00 (přednášková par. 1 paralelka 118) Dejvice Cvicebnamístnost T2:A3-415 16:15–17:45 (přednášková par. 1 paralelka 119) Dejvice Cvicebna
Pá	místnost T2:A3-415 07:30–09:00 (přednášková par. 1 paralelka 111) Dejvice Cvicebnamístnost T2:A3-415 09:15–10:45 (přednášková par. 1 paralelka 112) Dejvice Cvicebnamístnost T2:A3-415 Kozák F. 11:00–12:30 (přednášková par. 1 paralelka 113) Dejvice Cvicebnamístnost T2:A3-415 12:45–14:15 (přednášková par. 1 paralelka 114) Dejvice Cvicebnamístnost T2:A3-415 14:30–16:00 (přednášková par. 1 paralelka 115) Dejvice Cvicebnamístnost T2:A3-415 16:15–17:45 (přednášková par. 1 paralelka 116) Dejvice Cvicebna

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Komunikace, multimedia a elektronika - Komunikační technika (povinný předmět programu)
• Komunikace, multimedia a elektronika - Multimediální technika (povinný předmět programu)
• Komunikace, multimedia a elektronika - Aplikovaná elektronika (povinný předmět programu)
• Komunikace, multimedia a elektronika - Síťové a informační technologie (povinný předmět programu)
• Komunikace, multimedia a elektronika - před rozřazením do oborů (povinný předmět programu)
• Komunikace, multimédia a elektronika - Komunikace a elektronika (povinný předmět programu)