449-0012/01 – Electromagnetic Fields (TEPO)
| Gurantor department | Department of Theoretical Electrical Engineering | Credits | 8 |
| Subject guarantor | doc. Ing. Lubomír Ivánek, CSc. | Subject version guarantor | doc. Ing. Lubomír Ivánek, CSc. |
| Study level | undergraduate or graduate | Requirement | Compulsory |
| Year | 2 | Semester | summer |
| | Study language | Czech |
| Year of introduction | 1992/1993 | Year of cancellation | 2007/2008 |
| Intended for the faculties | FEI | Intended for study types | Master |
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:
Additional study materials
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
Other requirements
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
Occurrence in study plans
Occurrence in special blocks
Assessment of instruction
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.