Popis předmětu - B4B17EAM
B4B17EAM | Elektřina a magnetismus | ||
---|---|---|---|
Role: | PZ, PO | Rozsah výuky: | 2P+2C |
Katedra: | 13117 | Jazyk výuky: | CS |
Garanti: | Škvor Z. | Zakončení: | Z,ZK |
Přednášející: | Hazdra P., Škvor Z. | Kreditů: | 6 |
Cvičící: | Hazdra P., Kraček J., Škvor Z. | Semestr: | Z |
Webová stránka:
https://cw.fel.cvut.cz/wiki/courses/B4B17EAMAnotace:
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: A4B17EAM
Cíle studia:
Získání základních znalostí o chování látek v makroskopickém pojetí v elektrickém a magnetickém poli. Základní pojmy a postupy teorie obvodů.Osnovy 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 |
Osnovy 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) |
Literatura:
[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. |
Požadavky:
http://elmag.orgPoznámka:
Rozsah výuky v kombinované formě studia: 14p+6c |
Klíčová slova:
elektromagnetismus, elektromagnetické pole, lineární obvodyPředmět je zahrnut do těchto studijních plánů:
Plán | Obor | Role | Dop. semestr |
BPOI2_2018 | Internet věcí | PZ | 3 |
BPOI2_2016 | Internet věcí | PO | 3 |
Stránka vytvořena 28.3.2024 11:50:34, semestry: Z/2024-5, Z,L/2023-4, připomínky k informační náplni zasílejte správci studijních plánů | Návrh a realizace: I. Halaška (K336), J. Novák (K336) |