Pokročilý elektromagnetismus
| Kód | Zakončení | Kredity | Rozsah | Jazyk výuky |
|---|---|---|---|---|
| XP17PEM | ZK | 3 | 2P+2D | česky |
- Garant předmětu:
- Lukáš Jelínek
- Přednášející:
- Lukáš Jelínek
- Cvičící:
- Lukáš Jelínek
- Předmět zajišťuje:
- katedra elektromagnetického pole
- Anotace:
-
Předmět studenta seznámí s pokročilejšími partiemi klasické teorie elektromagnetického pole. Sem patří zejména: Elektrický a magnetický vektorový potenciál; Princip reciprocity, duality a ekvivalence; Greenova funkce; Multipólový rozvoj; Úloha o rozptylu a charakteristické módy; Homogenizace a Blochův teorém;.Syntéza a topologická optimalizace.
Znalosti z předmětu jsou základem pro vědeckou práci v řadě oblastí aplikovaného elektromagnetismu, jako je návrh antén a mikrovlnná technika.
- Požadavky:
-
Předmět předpokládá předchozí znalost klasické teorie elektromagnetického pole v rozsahu předmětů A8B17EMTA a A8B17ELD.
- Osnova přednášek:
-
1) První hodina zavede popis klasického makroskopického elektromagnetického pole, je zaveden pojem homogenizace a detailně je diskutována platnost makroskopického popisu periodických struktur. Je zaveden pojem umělého materiálu.
2) Druhá hodina definuje zdroje elektromagnetického pole a k nim příslušející elektromagnetické potenciály. Je zavedena elektromagnetická dualita.
3) Třetí hodina ukazuje zákony zachování energie, hybnosti a momentu hybnosti v elektromagnetickém systému a diskutuje tuto problematiku v přítomnosti časové disperze.
4) Čtvrtá a pátá hodina se věnuje principu reciprocity.
5) Šestá hodina zavádí objemový ekvivalent a integrální rovnice pro pole.
6) Sedmá hodina diskutuje povrchový ekvivalent a jeho použití.
7) Osmá hodina je věnována Babinetovu principu.
8) Devátá a desátá hodina je věnována pojmu Greenovy funkce. Je zaveden pojem dyadické Greenovy funkce a její reciprocity. Je ukázán rozklad Greenovy funkce ve volném prostoru do rovinných a sférických vln. Je diskutována Greenova funkce v přítomnosti materiálového rozhraní.
9) Jedenáctá hodina se věnuje rozptylu elektromagnetické vlny na elektricky malých objektech. Jsou zavedeny rozptylové průřezy.
10) Dvanáctá hodina diskutuje obecný popis elektromagnetického rozptylu pomocí rozptylové dyády a přenosové matice. Diskutuje se výkonový bilance rozptylu.
11) Třináctá hodina se věnuje charakteristickým módům.
12) Čtrnáctá hodina zavede pojem elektromagnetické syntézy a topologické optimalizace. Je diskutována složitost syntézy. Hodina se věnuje též zavedení fundamentálních limitů v elektromagnetismu, především limitů v rámci anténní teorie.
- Osnova cvičení:
-
Nemá cvičení
- Cíle studia:
-
Prohloubit teoretické znalosti z elektromagnetismu nad rámec magisterských osnov.
- Studijní materiály:
-
1) Robinson, F. N. H.: Macroscopic electromagnetism, Pergamon Press, New York 1973.
2) Harrington, R. F.: Time-Harmonic Electromagnetic Fields, John Wiley and Sons, Inc., New York, 2001.
3) Jackson, J. D.: Classical Electrodynamics, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1998.
4) Balanis, C. A.: Advanced Engineering Electromagnetics, 2nd ed., John Wiley and Sons, New York, 2012.
5) Zangwill, A.: Modern Electrodynamics, Cambridge University Press, New York, 2012.
6) Van Bladel, J., Electromagnetic Fields, John Wiley & Sons, 2nd ed., 2007.
7) Bohren, C. F., Huffman, D. R.: Absorption and Scattering of Light by Small Particles, John Wiley and Sons, New York, 1998.
8) Kristensson, G.: Scattering of Electromagnetic Waves by Obstacles, Scitech Publishing, 2016.
- Poznámka:
-
Předmět je předepsán v rozsahu dvou hodin přednášek a dvou hodin domácí práce týdně. K domácí práci budou studentům zadány příklady k samostatnému řešení, které se týkají přednášené látky. Vyřešení příkladů je nutnou podmínkou pro absolvování předmětu.
Předmět je zakončen ústní zkouškou. Známka je určena jako výborně pokud student odevzdá zcela vyřešené domácí úlohy a předvede odpovídající teoretické znalosti. Známka neprospěl je udělena, pokud student nevyřešil všechny domácí úlohy nebo pokud prokázal zásadní teoretickou neznalost.
- Další informace:
- https://cw.fel.cvut.cz/wiki/courses/xp17pem/start
- Rozvrh na zimní semestr 2024/2025:
-
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 Út St Čt Pá - Rozvrh na letní semestr 2024/2025:
-
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 Út St Čt Pá - Předmět je součástí následujících studijních plánů:
-
- Doktorské studium, prezenční forma (povinně volitelný předmět)
- Doktorské studium, kombinovaná forma (povinně volitelný předmět)