Logo ČVUT
ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE
STUDIJNÍ PLÁNY
2019/2020

Elektrodynamika

Předmět není vypsán Nerozvrhuje se
Kód Zakončení Kredity Rozsah Jazyk výuky
A8B17ELD Z,ZK 5 3P+1S česky
Přednášející:
Cvičící:
Předmět zajišťuje:
katedra elektromagnetického pole
Anotace:

Předmět A8B17ELD (Elektrodynamika) je pokračováním předmětu A8B17EMT (Teorie elektromagnetického pole) a dále rozvijí v něm získané poznatky. Předmět začíná rozvojem volného elektromagnetického pole do rovinných vln, zavede pojem vyzářené vlny a podrobně provede studenta problematikou vlny v přítomnosti rovinných rozhraní. Dále zavede pojem vedené vlny a pojem přenosového vedení. Předmět je zakončen problematickou rozptylu vlny na překážce. Znalosti z předmětu jsou základem pro řadu odborných předmětů magisterského studia.

Požadavky:

Znalost teorie elektromagnetického pole v rozsahu předmětu A8B17EMT a přidruženého matematického aparátu, komplexní analýza

Osnova přednášek:

První přednáška uvádí organizační náležitosti předmětu, opakuje základní poznatky o rovinné elektromagnetické vlně, zavádí pojem jednoznačnosti řešení Maxwellových rovnic a zavádí rozklad volného elektromagnetického pole do rovinných vln. V závěru přednášky je zaveden prostorový vlnový balík.

Druhá přednáška dokončuje poznatky o prostorovém vlnové balíku. Většina přednášky se pak věnuje tzv. úhlovému rozkladu volného pole do rovinných vln, jsou popsány vlny evanescentní a vlny, které se šíří.

Hlavní část třetí přednášky se věnuje paraxiální aproximaci v rámci úhlového rozkladu elektromagnetického pole a zavádí pojem Gausovského svazku. Pozornost je také věnována časové disperzi laserového svazku.

Čtvrtá přednáška dokončuje výklad Gausovského svazku a následně se věnuje časové disperzi rovinné vlny v materiálovém prostředí. Je zaveden Lorentzův disperzní model dielektrika.

Pátá přednáška se věnuje Drudeovu materiálovému modelu a následně je ukázán Appeltonův model nereciprokého materiálu tvořeného magnetovanou ionosférou. Závěr přednášky uvádí problematiku vyzařování elektromagnetických vln.

Šestá přednáška podrobně ukazuje vyzařování elementárního elektrického dipólu, zavádí pojem blízké a zářivé oblasti zdroje.

Sedmá přednáška se věnuje vyzařování elementárního elektrického dipólu v časové oblasti, ukazuje formování vyzářeného pole. Konec přednášky zobecňuje předchozí popis na vyzařování obecně rozložené proudové hustoty.

Osmá přednáška ukazuje popis elektromagnetického pole v zářivé oblasti zdroje ve frekvenční i časové oblasti. Hlavní část přednášky se věnuje rozkladu elektromagnetického pole vytvořeného proudovým zdrojem do rovinných vln.

Devátá přednáška pokračuje ve výkladu rozkladu vyzářeného pole do rovinných vln, ukazuje jiný pohled na definici zářivé oblasti zdroje.

Desátá přednáška dokončuje výklad šíření a buzení elektromagnetické vlny ve vakuu a zavádí popis interakce vlny s materiálovým rozhraním.

Jedenáctá přednáška detailně ukazuje popis elektromagnetického pole na planárním rozhraní dvou materiálových prostředí. Diskutovány jsou dále rozptylové a přenosové parametry pro kolmý dopad vlny na rozhraní.

Dvanáctá přednáška se věnuje šikmému dopadu rovinné elektromagnetické vlny na planární rozhraní.

Třináctá přednáška dokončuje interakci rovinné vlny s planárním materiálovým rozhraním a zavádí Brewsterův úhel lomu a charakteristiky totálního odrazu. Druhá část přednášky se věnuje zavedení pojmu vedené elektromagnetické vlny. Detailně je diskutován popis transverzálně elektromagnetické vlny na vedení.

Čtrnáctá přednáška se detailně věnuje popisu vedené transverzálně elektromagnetické vlny na koaxiálním vedení.

Patnáctá přednáška zavádí telegrafní rovnice a detailně diskutuje transformaci impedance podél vedení s transverzálně elektromagnetickou vlnou.

Šestnáctá přednáška dokončuje popis transverzálně elektromagnetické vlny a zavádí úplný popis elektromagnetického pole na vlnovodné struktuře.

Sedmnáctá přednáška ukazuje transverzálně magnetické a transverzálně elektrické vlny na koaxiálním vedení.

Osmnáctá přednáška ukazuje základní popis elektromagnetického pole v optickém vlnovodu.

Devatenáctá přednáška ukazuje možnost rozkladu volného elektromagnetického pole uvnitř vlnovodu do vlnovodných módů.

Dvacátá přednáška ukazuje buzení vlnovodu proudovou hustotou.

Dvacátá první přednáška zavádí dokonale vodivý dutinový rezonátor a jeho popis.

Dvacátá druhá přednáška ukazuje buzení elektromagnetického rezonátoru

Dvacátá třetí hodina ukazuje numerickou ukázku týkající se rezonátorů.

Dvacátá čtvrtá hodina se věnuje numerickým metodám při řešení dynamických elektromagnetických polí.

Dvacátá pátá hodina se věnuje numerickým metodám při řešení dynamických elektromagnetických polí a diskutuje témata, která se do kurzu nevešla.

Osnova cvičení:

Rozdělení předmětu do přednášek a cvičení není striktně dodržováno a teorie je volně prokládána řešenými příklady a experimentálními ukázkami.

Cíle studia:

Pochopit základy popisu elektromagnetické vlny a její interakce s materiálovým prostředím.

Studijní materiály:

(povinné, anglicky)

J. D. Jackson, Classical Electrodynamics, John Wiley & Sons, 3rd ed., 1998.

A. Zangwill, Modern Electrodynamics Cambridge University Press, 2012.

(povinné, česky)

K. Novotný, Teorie Elektromagnetického Pole II (Elektromagnetické pole a vlny), Skriptum ČVUT Praha, 2000.

(doplňková literatura, anglicky)

J. Van Bladel, Electromagnetic Fields, John Wiley & Sons, 2nd ed., 2007.

R. E. Collin, Field Theory of Guided Waves, McGraw - Hill, 1960.

Poznámka:
Další informace:
https://cw.fel.cvut.cz/wiki/courses/a8b17eld/start
Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje
Předmět je součástí následujících studijních plánů:
Platnost dat k 20. 9. 2019
Aktualizace výše uvedených informací naleznete na adrese http://bilakniha.cvut.cz/cs/predmet2670306.html