Subject description - B4B17EAM
Summary of Study |
Summary of Branches |
All Subject Groups |
All Subjects |
List of Roles |
Explanatory Notes
Instructions
| B4B17EAM | Electromagnetism | ||
|---|---|---|---|
| Roles: | PO, PZ | Extent of teaching: | 2P+2C |
| Department: | 13117 | Language of teaching: | CS |
| Guarantors: | Škvor Z. | Completion: | Z,ZK |
| Lecturers: | Hazdra P., Škvor Z. | Credits: | 6 |
| Tutors: | Hazdra P., Kraček J., Škvor Z. | Semester: | Z |
Anotation:
The subject introduces the basics of electrical engineering, electromagnetic fields, and simple active/passive electronic circuits. We will also explore optics, acoustics, and antennas. Emphasis is placed on understanding the physical principles behind these phenomena. During the lessons, we not only write on the board but also demonstrate computer simulations and conduct small experiments.Study targets:
Gaining basic knowledge and understanding of the physical principles of electronics and electrical engineering. Familiarity with the parameters of basic components and schematic diagrams.Course outlines:
Přednášky a cvičení se nerozlišují. Výpočet příkladů, teorie, simulace a praktické ukázky na sebe volně navazují. Tematické osnovy jednotlivých týdnů| 1. | Matematické základy: skalární a vektorová pole, diferenciální operátory, křivkové a plošné integrály a jejich využití. Maxwellovy rovnice, veličiny pole, elektrostatika - pojem náboj a jeho hustota, Coulombův zákon. | |
| 2. | Superpozice elementárních nábojů, elektrické pole od jednoduchých nábojových rozložení, potenciál a napětí. Elektrické pole v dielektrikách - permitivita. | |
| 3. | Řešení elektrostatických polí pomocí Gaussovy věty, výpočet kapacity, (super)kapacitory, elektrická pevnost dielektrika. | |
| 4. | Metoda zrcadlení v elstat. poli, energie a síly. Elektrický proud, proudová hustota, měrná vodivost, odpor vodiče, Ohmův zákon, rezistor, výkon ztracený na teplo. | |
| 5. | Přechodové a krokové napětí, svod koaxiálního kabelu. Stacionární magnetické pole, Ampérův zákon celkového proudu, magnetické pole v koaxiálním kabelu, superpozice magnetického pole proudových vláken. | |
| 6. | Biot-Savartův zákon, mag. pole na ose tenkého závitu a od cívky, princip magnetické rezonance, vnitřní a vnější indukčnost, induktory, síly v magnetickém poli. | |
| 7. | Magnetické pole v látkách - permeabilita, permanentní magnety, magnetické obvody, transformátory. Faradayův indukční zákon, indukované napětí, vířivé proudy. | |
| 8. | Stejnosměrné elektrické obvody, Kirchhoffovy zákony, zdroj napětí a proudu, vnitřní odpor zdroje, superpozice, přenos výkonu v DC obvodech. | |
| 9. | Střídavé obvody, reaktance L,C, časová a fázorová reprezentace, střední a efektivní hodnota, činný a jalový výkon v AC obvodech. Decibely, RLC rezonanční obvody, činitel jakosti. | |
| 10. | Analogové a digitální modulace (AM, FM, SSB, PSK, PWM, FSK, QAM). Fourierova transformace, spektra vybraných signálů a modulací. | |
| 11. | Základní elektrotechnické součástky: dioda (zenerova, LED, LD, Shottky), VA charakteristika, BJT a FET tranzistor, princip a základní parametry, operační zesilovač, jednoduché logické obvody. | |
| 12. | Ukázky vybraných typických zapojení - filtry (horní/dolní/pásmová propust), zesilovače ve třídě A,B,C, spínaný zdroj… | |
| 13. | Elektromagnetická vlna, stojaté a postupné vlnění, polarizace vlnění, poměr stojatých vln. Základní parametry a ukázky antén - impedance, směrový diagram, zisk, typy antén. Antény pro různá kmitočtová pásma, občanské radiostanice, PMR, radioamatérské vysílání. Výkonová bilance (Friisova přenosová rovnice), plánování spoje. | |
| 14. | Účinky elektromagnetického pole na člověka, rušivé vyzařování, elmag. kompatibilita, nositelná elektronika… |
Exercises outline:
Literature:
| [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. |
Requirements:
http://elmag.orgKeywords:
electromagnetism, electromagnetic field, linear circuits Subject is included into these academic programs:| Program | Branch | Role | Recommended semester |
| BPOI2_2016 | Internet of Things | PO | 3 |
| BPOI2_2018 | Internet of Things | PZ | 3 |
| Page updated 21.12.2024 15:51:03, semester: L/2024-5, Z/2025-6, Z/2024-5, Send comments about the content to the Administrators of the Academic Programs | Proposal and Realization: I. Halaška (K336), J. Novák (K336) |