420-4026/01 – Vybrané kapitoly z elektrodynamiky (VKED)
| Garantující katedra | Katedra elektrotechniky | Kredity | 6 |
| Garant předmětu | doc. Ing. Lubomír Ivánek, CSc. | Garant verze předmětu | doc. Ing. Lubomír Ivánek, CSc. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
| Ročník | 1 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2016/2017 | Rok zrušení | 2021/2022 |
| Určeno pro fakulty | FEI | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
- vést studenty aby uměli postihnout v projekční praxi působení magnetických sil, ať již v případech, kdy je toto působení žádoucí (elektromotory, elektromagnety, apod.) nebo kdy je potřeba toto silové působení respektovat jako sekundární problém při návrhu elektrických zařízení (rozvaděče, rozvodny, kabelová vedení,…)
- seznámit studenty s riziky působení statické elektřiny v projektovaných zařízeních spojených s ukládáním sypkých hmot, výrobou a zpracováním papíru, umělohmotných folií, v projekci nemocničních prostor apod.
- poukázat na možnost kapacitní interakce mezi různými zařízeními elektrotechniky, zvládnout výpočty kapacit vedení, přípojnic
- zvládnout výpočty indukčností jednoduchých geometrií vodičů, vliv indukční interakce na funkci projektovaných zařízení
- poukázat na změnu elektrického odporu s teplotou a frekvencí (skinefekt), vysvětlit mechanismus přenosu elektrické energie okolním prostorem vodiče
- doplnit poznatky z elektromagnetické kompatibility o problémy rušení vyzářenou energií
- vést studenty k využívání moderních matematických metod a softwarových nástrojů (QField, COMSOL) pro vizualizaci elektromagnetického pole, výpočty sil a parametrů elektrických zařízení
Vyučovací metody
Přednášky
Cvičení (v učebně)
Anotace
Předmět vychází z požadavků projektantů na řešení elektrodynamických jevů především v silnoproudé elektro elektrotechnice. Vytipování těchto problémů bylo usputečněno s pracovníky z různých průmyslových podniků a vychází i ze zkušenosti vyučujícího při projekční práci ve firmě ENERGOPROJEKT. Předmět se zabývá silovým působením elektrického pole (odlučovače, omezení statické elektřiny v provozech) a hlavně silovým působením magnetismu (síly v rozvodnách a rozváděčích, síly mezi přípojnicemi, interakce sil kabelových rozvodů apod.). Nedílnou součást tvoří výpočty kapacit vedení různých uspořádání, výpočty indukčností elektrických zařízení, výpočty vodivostí proudovodných částí v závislosti na frekvenci (skinefekt) a svod izolačních prvků. Předmět uvádí studenty do problematiky elektromagnetické kompatibility v souvislosti s vyzařovanou a přijímanou rušivou energií.
Povinná literatura:
Ivánek,L.: Vybrané kapitoly z elektrodynamiky - přednášky
Ivánek,L., Zajaczek,S.: Vybrané kapitoly z elektrodynamiky - návody na cvičení
Doporučená literatura:
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Obhajoba všech protokolů z laboratorních cvičení a projektu. Závěrečná zkouška - zodpovězení otázek vymezených v Moodle.
E-learning
Další požadavky na studenta
Požadovány jsou základní znalosti fyziky. Z matematiky se předpokládá znalost komplexní proměnné.
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Přednášky:
1. Základy matematiky pro elektromagnetismus - Vektorový počet
2. Fyzikální jednotky používané v elektromagnetismu.
3. Fyzikální představy elektromagnetického pole. Jednota elektrických a magnetických jevů
4. Maxwellovy rovnice diferenciální a integrální tvar – souvislost se základními rovnicemi elektrotechniky
5. Elektrické pole ve vodiči, dielektriku
6. Elektrická vodivost, závislost vodivosti na teplotě, supravodivost
7. Elektrostatické síly a jejich využití
8. Praktické výpočty kapacit v elektrických zařízeních
9. Praktické výpočty indukčností v elektrických zařízeních
10. Energie v elektromagnetickém poli, energie ztracená v hysterezním cyklu
11. Síly v magnetickém poli
12. Vířivé proudy, povrchový jev a jev blízkosti, stínění elektromagnetických polí
13. Elektromagnetická interference vlivem záření vln
14. Lidský organismus v elektromagnetickém poli - elektromagnetický smog, bezpečnost nf i vf polí.
Cvičení:
1. Gaussova věta , Ampérův zákon
2. Biot-Savartův zákon a metoda superpozice
3. Metoda zrcadlení
4. Výpočty odporů masivních vodičů.
5. Výpočty kapacit.
6. Výpočty indukčností.
7. Použití indukčního zákona.
8. Síly a energie.
Laboratoře:
1. Silové působení dvou vodičů v různých polohách vůči sobě
2. Vliv povrchového jevu (skinefektu) na impedanci vodivých předmětů
3. Závislost impedance cívky bez jádra a s různými typy jader na frekvenci
4. Ovlivnění vodiče střídavého proudu feromagnetickými drážkami
5. Příklady praktického zjišťování ovlivňování dvou zařízení elektromagnetickou interakcí
6. Vlastnosti chování kabelů v závislosti na frekvenci.
Projekty prováděny pomocí počítačů:
1. Vizualizace účinků elektrostatiky v konkrétním projektovaném případě
2. Řešení účinků magnetického pole přípojnic různě vůči sobě ustavených
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky