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

Elektřina a magnetismus

Přihlášení do KOSu pro zápis předmětu Zobrazit rozvrh
Kód Zakončení Kredity Rozsah Jazyk výuky
B4B17EAM Z,ZK 6 2P+2C česky
Korekvizita:
Bezpečnost práce v elektrotechnice pro bakaláře (BEZB)
Základní školení BOZP (BEZZ)
Přednášející:
Zbyněk Škvor (gar.), Pavel Hazdra
Cvičící:
Jan Kraček, Zbyněk Škvor (gar.), Pavel Hazdra
Předmět zajišťuje:
katedra elektromagnetického pole
Anotace:

Na základě fyzikální podstaty jevů získají studenti základní znalosti o chování látek v makroskopickém pojetí v elektrickém a magnetickém poli, seznámí se jak se statickými, tak se stacionárními, harmonicky i obecně časově proměnnými - nestacionárními poli - elektromagnetickou vlnou ve volném prostoru i na vedení. Na tomto základě jim bude ukázán obecný a jednotící popis elektromagnetických jevů Maxwellovými rovnicemi. Z něj pak budou vyloženy speciální případy, které povedou k pochopení základních metod řešení elektromagnetických polí a vln s konkrétními výstupy např. do řešení elektrických obvodů. V rámci laboratorních cvičení budou seznámeni s moderními možnostmi numerického modelování a měření polí a obvodových struktur tam, kde není možné získat přímé analytické řešení. Pochopení fyzikální podstaty jevů pomůže vytvořit základy pro pochopení struktur obvodových prvků, vedení, i pro navrhování a použití hardwarových struktur obvodů pracujících na velmi vysokých kmitočtech, včetně znalosti problematik parazitních jevů, jako jsou odrazy na vedení a nutnost přizpůsobování, rušivá elektromagnetická pole i odolnost komponent vůči němu.

Výsledek studentské ankety předmětu je zde: http://www.fel.cvut.cz/anketa/aktualni/courses/A4B17EAM

Požadavky:

http://elmag.org

Osnova přednášek:

1.Elektrostatika, Gaussova věta, polarizace, potenciál, napětí, kapacita, energie, síly, superpozice

2.Stacionární proudové pole, Jouleův zákon, Ohmův zákon, rovnice kontinuity

3.Kirchhoffovy zákony, Théveninův, Nortonův teorém, analýza lineárních odporových obvodů

4.Stac. magnetické pole, Biot-Savartův zákon, Ampérův zákon, indukčnost, energie, síly

5.Kvazistacionární magnetické pole, magnetické obvody, Faradayův indukční zákon

6.Nestacionární elektromagnetické pole - vlna, frekvenční a časová oblast, spektrum

7.Maxwellovy rovnice jako základní postulát elektromagnetismu a jejich fyzikální obsah

8.Elektromagnetická vlna ve volném prostoru a na vedení, struktury a parametry vedení

9.Elektrický a magnetický povrchový jev

10.Obvody s rozprostřenými parametry, bezeztrátové a ztrátové vedení, odrazy, přizpůsobování

11.Lineární obvody s reaktančními - akumulačními prvky, rezonance, obvodové rovnice v časové oblasti

12.Přechodné jevy, analýza přechodných jevů v časové oblasti

13.Reálné obvodové prvky, jejich měření a popis náhradními obvody.

14.Rušivé elektromagnetické vyzařování a odolnost vůči němu

Osnova cvičení:

1.Elektrostatické jevy, pole v dielektriku, základní veličiny, výpočty int. pole, kapacity

2.Stacionární proudové pole, vodiče, mechanismus vedení proudu, výpočty ztrát

3.Kirchhoffovy zákony, řešení jednoduchých lin. obvodových struktur

4.Magnetické jevy, veličiny, materiály v mg. poli, výpočet indukčnosti, energie, síly

5.Magnetické obvody, Faradayův indukční zákon, vzájemná indukčnost, vazby

6.Elmag. vlna prostředník přenosu informace - frekvenční a časová oblast, spektrum (ukázka v laboratoři)

7.Maxwellovy rovnice, vysvětlení jednotlivých části v souvislosti s fyzikálním obsahem

8.Řešení vlnové rovnice ve volném prostoru a na ohraničených geometriích - vedení

9.Povrchové jevy - počítačové simulace elektrostatických a magnetických polí

10.Obvody s rozprostřenými parametry, přehled a výpočet základních struktur a parametrů, odrazy, přizpůsobování - simulace obecných nestacionárních polí

11.Řešení lineární obvodů s reaktančními - akumulačními prvky, časová oblast

12.Přechodné jevy, analýza přechodných jevů v časové oblasti

13.Přechodné jevy prvního řádu. Přechodné jevy vyšších řádů, simulace jevů

14.Elektromagnetické vyzařování a odolnost, výpočty nežádoucích vazeb a stínění (ukázka v laboratoři)

Cíle studia:

Získání základních znalostí o chování látek v makroskopickém pojetí v elektrickém a magnetickém poli. Základní pojmy a postupy teorie obvodů.

Studijní materiály:

[1] Hayt, Jr., W. H., Buck, J. A.: Engineering Electromagnetics, 8th ed., McGraw-Hill, New York, 2012.

[2] Notaros, B. M.: Electromagnetics, Prentice Hall, New Jersey, 2011.

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

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

[5] Coufalová, B., Havlíček, V., Mikulec, M., Novotný, K.: Teorie elmag. pole I. Příklady, Skriptum, Nakladatelství ČVUT Praha, 1999.

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

[7] Havlíček, V., Pokorný, M., Zemánek, I.: Elektrické obvody 1, Nakladatelství ČVUT, Praha, 2005.

[8] Havlíček, V., Zemánek, I.: Elektrické obvody 2, Nakladatelství ČVUT, Praha, 2008.

Poznámka:

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

Další informace:
https://cw.felk.cvut.cz/wiki/courses/a4b17eam/start
Rozvrh na zimní semestr 2019/2020:
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:A4-203b
Hazdra P.
09:15–10:45
(přednášková par. 1
paralelka 101)

Dejvice
Učebna
Út
místnost T2:C4-363
Hazdra P.
11:00–12:30
(přednášková par. 1)
Dejvice
Cvicebna
St
Čt

Rozvrh na letní semestr 2019/2020:
Rozvrh není připraven
Předmět je součástí následujících studijních plánů:
Platnost dat k 19. 9. 2019
Aktualizace výše uvedených informací naleznete na adrese http://bilakniha.cvut.cz/cs/predmet4669306.html