430-4005/01 – Elektromagnetismus (EMag)
| Garantující katedra | Katedra aplikované elektroniky | Kredity | 4 |
| Garant předmětu | doc. Ing. Lubomír Ivánek, CSc. | Garant verze předmětu | doc. Ing. Lubomír Ivánek, CSc. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | volitelný odborný |
| Ročník | 2 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2023/2024 | Rok zrušení | |
| Určeno pro fakulty | FEI | Určeno pro typy studia | navazující magisterské, bakalářské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Student musí po absolvování předmětu pochopit základní fyzikální děje a rovnice v elektromagnetismu. Předmět připraví studentům teoretické podklady z oblasti elektromagnetických jevů a uvede je do problematiky řešení okrajových úloh.
Vyučovací metody
Přednášky
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři
Projekt
Anotace
Základní vlastnosti elektrického pole a vliv různých prostředí na pole. Řešení statických, stacionárních a kvazistacionárních polí. Výkonové rovnice - Poyntingův vektor v komplexním tvaru. Analytické a numerické metody řešení elektromagnetických polí. Tvarová optimalizace. Sdružené problémy. Elektrodynamika, vedení vln.
Povinná literatura:
Doporučená literatura:
Haňka, L.: Teorie elektromagnetického pole, SNTL Praha 1975.
Novotný,K.: Teorie elektromagnetického Pole I. vydavatelství ČVUT Praha, 1998.
Machač,J.,Novotný,K.,Škvor,Z.,Vokurka,J.: Numerické metody v elektromagetickém poli, vydavatelství ČVUT Praha, 2003.
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
• Protokoly z měření každé úlohy zpracované na základě naměřených hodnot z těchto měření a jejich následného zpracování, zkompletování a vyhodnocení.
• Průběžné ověřování znalostí studentů na početních cvičeních formou diskuse a dotazů s cílem aktivního zapojení studentů do výuky. Identifikovat, dedukovat a hledat řešení problémů a jejich interpretace studenty.
• Kontrolní testy na řešení početních příkladů, popřípadě vybraných teoretických okruhů
• Semestrální práce a projekty na zadané téma na základě výběru, přezkoumání, seřazení a konečné kompilace faktů a jejich zapracování do konečné formy zadané práce.
E-learning
Další požadavky na studenta
Znalost základů fyziky a schopnost počítání s komplexní proměnnou.
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Přednášky:
Aplikace vektorové analýzy v elektromagnetismu.
Fyzikální představy elektromagnetického pole. Jednota elektrických a magnetických jevů.
Interpretace Maxwellových rovnic v silnoproudu, definice a použití skalárních a vektorových potenciálů v silnoproudu.
Elektrické pole v dielektriku, magnetizované prostředí, permanentní magnety.
Elektrická vodivost, závislost vodivosti na teplotě, supravodivost.
Praktické výpočty kapacit v silnoproudých elektrických zařízeních. Potenciálové koeficienty, částečné kapacity.
Praktické výpočty indukčností v silnoproudých elektrických zařízeních.
Energie v elektromagnetickém poli, energie ztracená v hysterezním cyklu.
Rovnice výkonové rovnováhy, výkonové poměry v poli harmonických veličin. Komplexní Poyntingův vektor.
Síly v elektrostatickém a magnetickém poli.
Grafické, experimentální a analytické metody výpočtů polí.
Numerická řešení polí MKD, MKP, MHP.
Odraz a lom elektromagnetických vln, Snellovy zákony, Fresnelovy rovnice. Vedené vlny.
Povrchový jev a jev blízkosti. Stínění časově proměnných polí. Numerické výpočty vířivých proudů.
Cvičení:
Přímá metoda výpočtu polí - Gaussova věta.
Použití Ampérova zákona.
Biot-Savartův zákon a metoda superpozice.
Metoda zrcadlení.
Výpočty odporů masivních vodičů.
Výpočty kapacit.
Výpočty indukčností.
Použití indukčního zákona.
Síly a energie.
Výpočty šíření elektromagnetických vln.
Laboratoře:
Modelování polí na polovodivém papíru a odporové síti.
Grafická relaxace, kontrola výsledků programem QFIELD.
Vyšetřování magnetického pole přípojnice v drážce.
Závislost indukovaného magnetického pole na vzdálenosti od rotujícího magnetu.
Indukování pohybových proudů v rotujícím tělese.
Závislost indukčnosti cívky na materiálu jádra.
Projekty:
Zjišťování mapy elektrostatického pole grafickou relaxací a ověření výsledků numerickou metodou.
Počítačové laboratoře:
Výpočty elektrostatických polí v programu QFIELD.
Výpočty magnetických polí v programu QFIELD.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.