449-0012/01 – Electromagnetic Fields (TEPO)

Gurantor departmentDepartment of Theoretical Electrical EngineeringCredits8
Subject guarantordoc. Ing. Lubomír Ivánek, CSc.Subject version guarantordoc. Ing. Lubomír Ivánek, CSc.
Study levelundergraduate or graduateRequirementCompulsory
Year2Semestersummer
Study languageCzech
Year of introduction1992/1993Year of cancellation2007/2008
Intended for the facultiesFEIIntended for study typesMaster
Extent of instruction for forms of study
Form of studyWay of compl.Extent
Full-time Credit and Examination 3+4
Combined Credit and Examination 0+0

Subject aims expressed by acquired skills and competences

Teaching methods

Summary

Fundamental properties of the electromagnetic field and matter. Solution of static, stationary and quasistaationary fields. Poyting's theorem, balance of the electromagnetic field energy, power and energy in complex symbolics. Analytical methods, numerical methods. Shype optimization of electromagnetic problems using the finite element method. Couple fields. Electrodynamics, waveguides.

Compulsory literature:

Recommended literature:

Way of continuous check of knowledge in the course of semester

Průběžná kontrola studia: Test na problematiku statických úloh. Test na stacionární a kvazistacionární problémy. Podmínky udělení zápočtu: Odevzdání protokolů z laboratorních měření. Odevzdání vyřešených úloh z počítačových cvičení Dosažení minimálně 5 bodů za jakoukoliv aktivitu ze cvičení.

E-learning

Další požadavky na studenta

Prerequisities

Subject has no prerequisities.

Co-requisities

Subject has no co-requisities.

Subject syllabus:

Přednášky: Fyzikální představy elmag. pole. Jednota el. a mag. sil. Zdroje a víry vektorového pole. Maxwellovy rovnice v integrálním a difer. tvaru. Rozdělení klasické elektrodynamiky. Totální potenciály. Redukované potenciály. Obecné tvary dif. rovnic pro potenciály stacionárních polí. Elektrostatické pole ve vakuu. Potenciál elstat. pole. Řešení pole Gaussovou větou. Pole nabitých vodivých těles pravidelných tvarů. Thomsonova metoda zrcadlení. Kapacita. Potenciálové koeficienty, koef. elstat. indukce, vlastní a vzájemné částečné kapacity. Vliv prostředí na el. pole. Polarizace dielektrika. Podmínky na rozhraní dvou prostř. Řešení jednorozměrných polí. Separace proměnných. Energie a síly v elstat. poli. Thomsonův princip min. energií. Modelování statických polí. Grafická relaxace. okraj. podmínky. Numerické relaxační metody, metoda konečných diferencí. Metoda konečných prvků. Metoda hraničních prvků. Pole ustálených proudů. Supravodivost. Proud v prostorově rozlehlém vodiči. Jevy na rozhraních. Analogie pole proudového a elstat. Metody výpočtu proudových polí. Práce a výkon v proudovém poli. Vektor mag. indukce. Biot-Savartův zákon. Zákon celkového proudu. Vektorový potenciál. Výpočet polí. Práce a výkon v proudovém poli. Elementární metody výpočtu mag. polí. Separace proměnných. Numerické metody výpočtu mag. polí. Faradayův indukční zákon. Indukované napětí a indukčnost. Energie a síly v magnetickém poli. Maxwellovy rovnice v nestacionárních polích. Rovnice výkonové rovnováhy a Poyntingův vektor. harmonický ustálený stav. Komplexní poyntingův vektor. Vlnové rovnice. Rovinná vlna v bezztrátovém prostředí. Elipticky a kruhově polarizovaná vlna. Stojatá vlna. Rovinná vlna ve ztrátovém prostředí. Dynamické potenciály. Kmitavý el. dipól, dipólová anténa. Kmitavý magnet. dipól. Odraz a lom elmag. vln. Rozhraní dvou dielektrik. průnik vln z bezztrátového do ztrátového prostředí. Povrchový jev a jev blízkosti. Vlny vedené mezi dvěma rovnoběžnými rovinami. Vlnovody. Koaxiální a jednodrátové vedení. Cvičení: Přímý výpočet polí. Metoda zrcadlení. Kapacita. Formulace elstat. úlohy integrálními rovnicemi. konformní zobrazení. Výpočty výkonů a energií. Výpočty indukčností a kapacit. Laboratoře: Modelování polí na odporové síti a polovodivém papíru. Kmitočtová závislost impedance reálné cívky. Měření závislosti indukovaného napětí na vzdálenosti od rotujícího permanentního magnetu. Vyšetření vlivu stínění uvnitř válcové cívky. Kmitočtová závislost impedance cívky pro různé materiály jádra. Měření vlivu vířivých proudů v přípojnici, ponořené v drážce ze železných plechů. Měření impedance kabelů a různých typů vedení. Lecherovo vedení. Počítačové laboratoře: Numerické relaxační metody, metoda konečných diferencí. Metoda konečných prvků. Metoda hraničních prvků. Řešení Laplaceovy rovnice programy LAP,LP. Měření čidla rychlosti pohybujícího se vodivého předmětu. Liebmannova relaxační metoda - program LIEB. Metoda konečných diferencí - program STIVE. Metoda konečných prvků - generace sítí. Metoda konečných prvků - soubor programů MEP.

Conditions for subject completion

Full-time form (validity from: 1960/1961 Summer semester)
Task nameType of taskMax. number of points
(act. for subtasks)
Min. number of points
Exercises evaluation and Examination Credit and Examination 100 (145) 51
        Examination Examination 100  0
        Exercises evaluation Credit 45  0
Mandatory attendence parzicipation:

Show history

Occurrence in study plans

Academic yearProgrammeField of studySpec.FormStudy language Tut. centreYearWSType of duty
2005/2006 (M2612) Electrical Engineering and Computer Science (2612T999) Common Base for FEI P Czech Ostrava 2 Compulsory study plan
2004/2005 (M2612) Electrical Engineering and Computer Science (2612T999) Common Base for FEI P Czech Ostrava 2 Compulsory study plan
2003/2004 (M2612) Electrical Engineering and Computer Science (2612T999) Common Base for FEI P Czech Ostrava 2 Compulsory study plan
2003/2004 (M2612) Electrical Engineering and Computer Science (2612T999) Common Base for FEI P Czech Ostrava 2 Compulsory study plan
2002/2003 (M2612) Electrical Engineering and Computer Science (2612T999) Common Base for FEI P Czech Ostrava 2 Compulsory study plan
2001/2002 (M2612) Electrical Engineering and Computer Science (2601T004) Measurement and Control Engineering P Czech Ostrava 2 Compulsory study plan
2001/2002 (M2612) Electrical Engineering and Computer Science (2612T018) Electronics and Communication Technology P Czech Ostrava 2 Compulsory study plan
2001/2002 (M2612) Electrical Engineering and Computer Science (2612T999) Common Base for FEI P Czech Ostrava 2 Compulsory study plan
2001/2002 (M2612) Electrical Engineering and Computer Science (2642T004) Electrical Machines, Apparatus and Drives (10) Elektrické stroje a přístroje P Czech Ostrava 2 Compulsory study plan
2001/2002 (M2612) Electrical Engineering and Computer Science (2642T004) Electrical Machines, Apparatus and Drives (20) Elektrické pohony a výkonová elektronika P Czech Ostrava 2 Compulsory study plan
2001/2002 (M2612) Electrical Engineering and Computer Science (3907T001) Electrical Power Engineering P Czech Ostrava 2 Compulsory study plan
2000/2001 (M2612) Electrical Engineering and Computer Science (2612T999) Common Base for FEI P Czech Ostrava 2 Compulsory study plan

Occurrence in special blocks

Block nameAcademic yearForm of studyStudy language YearWSType of blockBlock owner