Přehled studia |
Přehled oborů |
Všechny skupiny předmětů |
Všechny předměty |
Seznam rolí |
Vysvětlivky
Návod
Webová stránka:
https://cw.fel.cvut.cz/wiki/courses/a8b17eld/start
Anotace:
Předmět A8B17ELD (Elektrodynamika) je pokračováním předmětu A8B17EMTA (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.
Cíle studia:
Pochopit základy popisu elektromagnetické vlny a její interakce s materiálovým prostředím.
Osnovy přednášek:
| 1. | | 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. |
| 2. | | 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. |
| 3. | | Hlavní část třetí přednášky se věnuje paraxiální aproximaci v rámci úhlového rozkladu elektromagnetického pole a zavádí pojem Gaussovského svazku. Pozornost je také věnována časové disperzi laserového svazku. |
| 4. | | Čtvrtá přednáška dokončuje výklad Gaussovského svazku a následně se věnuje časové disperzi rovinné vlny v materiálovém prostředí. Je zaveden Lorentzův disperzní model dielektrika. |
| 5. | | 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. |
| 6. | | Šestá přednáška podrobně ukazuje vyzařování elementárního elektrického dipólu, zavádí pojem blízké a zářivé oblasti zdroje. |
| 7. | | 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. |
| 8. | | 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. |
| 9. | | Devátá přednáška pokračuje ve výkladu rozkladu vyzářeného pole do rovinných vln, ukazuje jiný pohled na definici zářivé oblasti zdroje. |
| 10. | | Desátá přednáška dokončuje výklad šíření a buzení elektromagnetické vlny ve vakuu a zavádí popis interakce vlny s materiálovým rozhraním. |
| 11. | | 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. |
| 12. | | Dvanáctá přednáška se věnuje šikmému dopadu rovinné elektromagnetické vlny na planární rozhraní. |
| 13. | | 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. |
| 14. | | Čtrnáctá přednáška se detailně věnuje popisu vedené transverzálně elektromagnetické vlny na koaxiálním vedení. |
| 15. | | Patnáctá přednáška zavádí telegrafní rovnice a detailně diskutuje transformaci impedance podél vedení s transverzálně elektromagnetickou vlnou. |
| 16. | | Šestnáctá přednáška dokončuje popis transverzálně elektromagnetické vlny a zavádí úplný popis elektromagnetického pole na vlnovodné struktuře. |
| 17. | | Sedmnáctá přednáška ukazuje transverzálně magnetické a transverzálně elektrické vlny na koaxiálním vedení. |
| 18. | | Osmnáctá přednáška ukazuje základní popis elektromagnetického pole v optickém vlnovodu. |
| 19. | | Devatenáctá přednáška ukazuje možnost rozkladu volného elektromagnetického pole uvnitř vlnovodu do vlnovodných módů. |
| 20. | | Dvacátá přednáška ukazuje buzení vlnovodu proudovou hustotou. |
| 21. | | Dvacátá první přednáška zavádí dokonale vodivý dutinový rezonátor a jeho popis. |
| 22. | | Dvacátá druhá přednáška ukazuje buzení elektromagnetického rezonátoru |
| 23. | | Dvacátá třetí hodina ukazuje numerickou ukázku týkající se rezonátorů. |
| 24. | | Dvacátá čtvrtá hodina se věnuje numerickým metodám při řešení dynamických elektromagnetických polí. |
| 25. | | Dvacátá pátá hodina se věnuje numerickým metodám při řešení dynamických elektromagnetických polí a diskutuje témata, která se do kurzu nevešla. |
Osnovy cvičení:
Rozdělení předmětu do přednášek a cvičení není striktně dodržováno a teorie je volně prokládána řešenými příklady a experimentálními ukázkami.
Literatura:
(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. |
Požadavky:
Znalost teorie elektromagnetického pole v rozsahu předmětu A8B17EMTA a přidruženého matematického aparátu, komplexní analýza
Klíčová slova:
Klasický elektromagnetismus, Elektromagnetická vlna, Vedená vlna, Vyzařování, Disperze, Rozptyl
Předmět je zahrnut do těchto studijních plánů:
| Stránka vytvořena 13.9.2024 17:51:00, semestry: Z/2024-5, Z/2025-6, Z,L/2023-4, L/2024-5, připomínky k informační náplni zasílejte správci studijních plánů |
Návrh a realizace: I. Halaška (K336), J. Novák (K336) |