457-0324/01 – Modelling of Electromagnetic Fields (MEPNT)

Gurantor departmentDepartment of Applied MathematicsCredits3
Subject guarantordoc. Ing. Dalibor Lukáš, Ph.D.Subject version guarantordoc. Ing. Dalibor Lukáš, Ph.D.
Study levelundergraduate or graduateRequirementChoice-compulsory
Year1Semesterwinter
Study languageCzech
Year of introduction2007/2008Year of cancellation2009/2010
Intended for the facultiesUSPIntended for study typesFollow-up Master
Instruction secured by
LoginNameTuitorTeacher giving lectures
LUK76 doc. Ing. Dalibor Lukáš, Ph.D.
Extent of instruction for forms of study
Form of studyWay of compl.Extent
Full-time Credit and Examination 2+1

Subject aims expressed by acquired skills and competences

The course aims at teaching of mathematical models of electromagnetic fields and their solution using state-of-the-art numerical methods. At benchmarks we will demonstrate solution to electrostatics, magnetostatics, and electromagnetic scattering. In particular, we emphasize the principles of the finite element method (FEM) as well as the boundary element method (BEM), their efficient usage and a coupling of both.

Teaching methods

Lectures
Tutorials
Project work

Summary

Topics covered: 1. Electrostatics - physics, a 2d benchmark, nodal FEM, BEM. 2. Magnetostatics - physics, a 3d benchmark, edge FEM, FEM-BEM coupling. 3. Electromagnetic scattering - physics, a 3d benchmark, FEM with an absorption layer, BEM.

Compulsory literature:

D. Lukáš - Mathematical Modelling in Electromagnetism. Lecture Notes of VŠB-TU Ostrava, June 2010. M. Křížek - Mathematical and Numerical Modelling in Electrical Engineering. Kluwer Academic Publishers 1996. J. Schoeberl - Numerical Methods for Maxwell's Equations. Lecture Notes of Kepler University in Linz, 2005.

Recommended literature:

P. Monk - Finite Element Methods for Maxwell's Equations. Oxford University Press, 2003. O. Steinbach, S. Rjasanow - The Fast Solution of Boundary Integral Equations. Springer 2007.

Way of continuous check of knowledge in the course of semester

Podmínky udělení zápočtu: Zápočet: 30 bodů za semestrální projekt Zkouška: písemná 40 bodů, ústní 30 bodů

E-learning

Other requirements

Prerequisities

Subject has no prerequisities.

Co-requisities

Subject has no co-requisities.

Subject syllabus:

Přednášky: Fyzika elektromagnetismu - silové účinky nábojů, elektrický proud, silové účinky vodičů, magnetismus, Maxwellovy rovnice. Analytická řešení jednoduchých příkladů. Elektrostatika - výpočet elektrického pole mezi deskami kondenzátoru. Metoda konečných diferencí, metoda konečných prvků ve 2D. Magnetostatika - výpočet magnetického pole elektromagnetu. Metoda konečných prvků ve 3D, řešení úloh se semidefinitním operátorem. Časově-harmonické buzení - výpočet vířivých proudů ve stínění transformátoru. Metoda konečných prvků s komplexními čísly. Nelineární materiály - analýza nasycení jádra transformátoru. Newtonova metoda párovaná s metodou konečných prvků. Diskuse dalších modelů - elektromagnetické vlnění, obecná časově-proměnná pole. Inverzní a optimalizační úlohy v elektromagnetismu.

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 (100) 51
        Exercises evaluation Credit 40 (40) 0
                Project Project 40  0
        Examination Examination 60 (60) 0
                Written examination Written examination 30  0
                Oral Oral examination 30  0
Mandatory attendence parzicipation:

Show history

Occurrence in study plans

Academic yearProgrammeField of studySpec.ZaměřeníFormStudy language Tut. centreYearWSType of duty
2009/2010 (N3942) Nanotechnology (3942T001) Nanotechnology P Czech Ostrava 1 Choice-compulsory study plan
2008/2009 (N3942) Nanotechnology (3942T001) Nanotechnology P Czech Ostrava 1 Choice-compulsory study plan
2007/2008 (N3942) Nanotechnology (3942T001) Nanotechnology P Czech Ostrava 1 Choice-compulsory study plan

Occurrence in special blocks

Block nameAcademic yearForm of studyStudy language YearWSType of blockBlock owner