449-0503/01 – Electromagnetic field (TEPOBc)

Gurantor departmentDepartment of Theoretical Electrical EngineeringCredits4
Subject guarantordoc. Ing. Lubomír Ivánek, CSc.Subject version guarantordoc. Ing. Lubomír Ivánek, CSc.
Study levelundergraduate or graduateRequirementCompulsory
Year1Semestersummer
Study languageCzech
Year of introduction2000/2001Year of cancellation2004/2005
Intended for the facultiesFEIIntended for study typesBachelor
Extent of instruction for forms of study
Form of studyWay of compl.Extent
Full-time Credit and Examination 0+0
Part-time Credit and Examination 3+4

Subject aims expressed by acquired skills and competences

Teaching methods

Summary

Scalar and vectors potentials. Electrical and magnetic propertis of materials. Modelling of magnetization charakteristics. Finite-difference time-domain method. Fundamental of finite element method. Variational and related methods. Elements and shape functions. Boundary Element Method. Couple fields. Optimization methods of electromagnetic field problem.

Compulsory literature:

Recommended literature:

Way of continuous check of knowledge in the course of semester

Průběžná kontrola studia: Test z problematitiky statických polí. Test z problematiky poli stacionárních a kvazostacionárních. Podmínky udělení zápočtu: Odevzdané protokoly z laboratorních měření a počítačových cvičení. Dosažení alespoň 4 bodů z písemných testů numerických cvičení.

E-learning

Other requirements

Prerequisities

Subject has no prerequisities.

Co-requisities

Subject has no co-requisities.

Subject syllabus:

Přednášky: Pojem elmag pole. Foton. Difer., integr. veličiny, ma-teriálové parametry. Homogenní, lineární, izotropní prostředí. Potenciály. El. náboj - vlastnosti. Intenzity, siločáry, indukce, mapa pole, toky, definice jednotek [E], [B]. Přímá metoda řešení polí; Gaussova věta. Maxwellovy rovnice v diferenciálním a integrálním tvaru. Rozdělení klasické elektrodynamiky. Zákon celkového proudu, Biotův-Savartův zákon. Superpozice. Jednota elmag. jevů. Laplaceova a Poissonova rovnice pro skalární potenciály,pro A,C,T. Elektromotorické napětí. Zákon o elmag. indukci. Lorentzova síla, Hallův jev, magnetorezistence. Výpočty potenciálů. Přímá integrace. El pole v dielektriku, pole bodového dipólu, polarizace dielektrika. Zdroje vektoru polarizace. Vodič ve vakuu a v elstat poli. Práce na počítačích s programy STAPOL, BS a VEKPOT. Prostředí a vedení proudu, měrná el. vodivost. Závislost odporu na teplotě. Supravodivost. Polovodiče. Výpočty proudových polí v masivních vodičích. Magnetické pole v magnetizovaném prostředí. Feromagnetické látky. Fero a antiferomagnetismus. Permeabilita. Prvotní křivka magnetizace. Hysterezní smyčka. Pole permanentního magnetu. Práce na počítačích s programy pro animaci magnetických polí. Hraniční podmínky na rozhraní dvou prostředí. Rozhraní dvou dielektrik, magnetik, dvou vodivých prostředí. Výpočty polních veličin v nehomogenních prostředích. Kapacita. Vztahy mezi náboji a potenciály vodivých soustav. Praktické výpočty u jednoduchých tvarů elektrod. Vlastní a vzájemná indukčnost. Výpočty kapacit vodičů jednoduchých tvarů a vodičů nad zemí. Energie, práce, výkon v el. a mag. polích. Hustoty energií. Energie ztracená v hysterezním cyklu. Tomsonův princip o minimu energií. Rovnice výkonové rovnováhy v neharmonických polích. Poyntingův vektor. Výpočty indukčností. Síly v elektrickém a magnetickém poli. Výpočty energií v el. a mag. polích. Thomsonova metoda zrcadlení v elektrickém, magnetickém a proudovém poli. Zobecněná metoda zrcadlení. Experimentální metody odhadu elmag polí. Metoda grafické relaxace. Síly v el. a mag. polích. Aplikace metody zrcadlení pro výpočty polí. Numerické metody (obecný přehled), podrobněji relaxační metoda. Tvarová optimalizace. Sdružené úlohy. Demonstrace počítačových programů pro výpočty elmag polí numerickými metodami. Obecné vlastnosti nestacionárního elmag pole. Harmonický tvar veličin pole a Maxwellových rovnic. Polarizace vln. Základní pojmy z teorie vln. Vlnové rovnice.Příklady pro výpočet základních parametrů šířených vln. Rovinná lineárně polarizovaná vlna v bezeztrátovém prostředí. Postupná, zpětná, stojatá vlna. Rovinná vlna ve ztrátovém prostředí. Odraz a lom vln. Průnik vlny z bezeztrátového do ztrátového prostředí. Povrchový jev a jev blízkosti. Výpočty z oblasti šíření vln a povrchového jevu. Cvičení: Příklady na přímý výpočet polí. Řešení jednorozměrných polí. Separace proměnných. Výpočet práce a výkonu. Grafická relaxace. Laboratoře: Modelování polí na odporové síti a polovodivém papíru. Kmitočtová závislost impedance reálné cívky. Měření závislosti indukovaného napití na vzdálenosti od rotujícího permanentního magnetu. Měření čidla rychlosti pohybujícího se vodivého předmitu. Vyšetření vlivu stínění uvnitř válcové cívky. Měření vlivu vířivých proudu v přípojnici, ponořené v drážce ze železných plechu. Počítačové laboratoře: Metoda konečných prvku. Metoda hraničních prvků. Řešení Laplaceovy rovnice programy LAP,LP. Liebmannova relaxační metoda - program LIEB. Metoda konečných diferencí - program STIVE. Metoda konečných prvku - generace sítí. Metoda konečných prvků - soubor programů MEP.

Conditions for subject completion

Part-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.ZaměřeníFormStudy language Tut. centreYearWSType of duty
2003/2004 (B2612) Electrical Engineering and Computer Science (3907R001) Electrical Power Engineering K Czech Ostrava 1 Compulsory study plan
2002/2003 (B2612) Electrical Engineering and Computer Science (3907R001) Electrical Power Engineering K Czech Ostrava 1 Compulsory study plan
2001/2002 (B2612) Electrical Engineering and Computer Science (3907R001) Electrical Power Engineering K Czech Ostrava 1 Compulsory study plan

Occurrence in special blocks

Block nameAcademic yearForm of studyStudy language YearWSType of blockBlock owner