470-8741/01 – Modelování elektromagnetických polí (MEPNT)

Garantující katedraKatedra aplikované matematikyKredity6
Garant předmětudoc. Ing. Dalibor Lukáš, Ph.D.Garant verze předmětudoc. Ing. Dalibor Lukáš, Ph.D.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostvolitelný odborný
Ročník2Semestrzimní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2010/2011Rok zrušení
Určeno pro fakultyFEIUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
LUK76 doc. Ing. Dalibor Lukáš, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 2+2
kombinovaná Zápočet a zkouška 10+10

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Cílem kurzu je naučit se matematicky modelovat elektromagnetická pole a řešit je moderními numerickými metodami. Postupně si na typových příkladech ukážeme řešení pole elektrostatického, magnetostatického a elektromagnetického záření. Důraz bude kladen na pochopení principů metod konečných prvků (MKP), hraničních prvků (MHP) a jejich efektivní použití nebo kombinace.

Vyučovací metody

Přednášky
Cvičení (v učebně)
Projekt

Anotace

Tematické okruhy: 1. Elektrostatika - fyzikální podstata, modelová 2d úloha, uzlová MKP, MHP. 2. Magnetostatika - fyzikální podstata, modelová 3d úloha, hranová MKP, párování MKP a MHP. 3. Elektromagnetické záření - fyzikální podstata, modelová 3d úloha, MKP s absorpční vrstvou, MHP. Přednášky: 1. Fyzika elektromagnetismu - silové účinky nábojů. 2. Fyzika elektromagnetismu -elektrický proud, silové účinky vodičů, magnetismus. 3. Fyzika elektromagnetismu - Maxwellovy rovnice. 4. Analytická řešení jednoduchých příkladů. 5. Elektrostatika - výpočet elektrického pole mezi deskami kondenzátoru. 6. Elektrostatika - variační formulace, numerické řešení metodou konečných prvků (MKP). 7. Elektrostatika - hraniční integrální formulace. 8. Elektrostatika - numerické řešení metodou hraničních prvků (MHP). 9. Magnetostatika - výpočet magnetického pole elektromagnetu. 10. Magnetostatika - metoda konečných prvků 11. Magnetostatika - metoda hraničních prvků. 12. Magnetostatika - párování MKP a MHP. 13. Elektromagnetické vlnění - rozptyl polarizovaného světla na štěrbině. 14. Elektromagnetické vlnění - metoda hraničních prvků pro 3D Helmholtzovy rovnici. Cvičení: 1. Fyzika elektromagnetismu - silové účinky nábojů. 2. Fyzika elektromagnetismu -elektrický proud, silové účinky vodičů, magnetismus. 3. Fyzika elektromagnetismu - Maxwellovy rovnice. 4. Analytická řešení jednoduchých příkladů. 5. Elektrostatika - výpočet elektrického pole mezi deskami kondenzátoru. 6. Elektrostatika - variační formulace, numerické řešení metodou konečných prvků. 7. Elektrostatika - hraniční integrální formulace. 8. Elektrostatika - numerické řešení metodou hraničních prvků. 9. Magnetostatika - výpočet magnetického pole elektromagnetu. 10. Magnetostatika - metoda konečných prvků 11. Magnetostatika - metoda hraničních prvků. 12. Magnetostatika - párování MKP a MHP. 13. Elektromagnetické vlnění - rozptyl polarizovaného světla na štěrbině. 14. Elektromagnetické vlnění - metoda hraničních prvků pro 3D Helmholtzovy rovnici. Projekty: MHP pro 2d elektrostatiku. MKP pro 3d magnetostatiku.

Povinná literatura:

D. Lukáš - Matematické modelování elektromagnetických polí. Skripta VŠB-TU Ostrava, srpen 2011. 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.

Doporučená literatura:

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

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

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

E-learning

Další požadavky na studenta

Žádné další požadavky na studenta nejsou kladeny.

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

Přednášky: 1. Fyzika elektromagnetismu - silové účinky nábojů. 2. Fyzika elektromagnetismu -elektrický proud, silové účinky vodičů, magnetismus. 3. Fyzika elektromagnetismu - Maxwellovy rovnice. 4. Analytická řešení jednoduchých příkladů. 5. Elektrostatika - výpočet elektrického pole mezi deskami kondenzátoru. 6. Elektrostatika - variační formulace, numerické řešení metodou konečných prvků (MKP). 7. Elektrostatika - hraniční integrální formulace. 8. Elektrostatika - numerické řešení metodou hraničních prvků (MHP). 9. Magnetostatika - výpočet magnetického pole elektromagnetu. 10. Magnetostatika - metoda konečných prvků 11. Magnetostatika - metoda hraničních prvků. 12. Magnetostatika - párování MKP a MHP. 13. Elektromagnetické vlnění - rozptyl polarizovaného světla na štěrbině. 14. Elektromagnetické vlnění - metoda hraničních prvků pro 3D Helmholtzovy rovnici. Cvičení: 1. Fyzika elektromagnetismu - silové účinky nábojů. 2. Fyzika elektromagnetismu -elektrický proud, silové účinky vodičů, magnetismus. 3. Fyzika elektromagnetismu - Maxwellovy rovnice. 4. Analytická řešení jednoduchých příkladů. 5. Elektrostatika - výpočet elektrického pole mezi deskami kondenzátoru. 6. Elektrostatika - variační formulace, numerické řešení metodou konečných prvků. 7. Elektrostatika - hraniční integrální formulace. 8. Elektrostatika - numerické řešení metodou hraničních prvků. 9. Magnetostatika - výpočet magnetického pole elektromagnetu. 10. Magnetostatika - metoda konečných prvků 11. Magnetostatika - metoda hraničních prvků. 12. Magnetostatika - párování MKP a MHP. 13. Elektromagnetické vlnění - rozptyl polarizovaného světla na štěrbině. 14. Elektromagnetické vlnění - metoda hraničních prvků pro 3D Helmholtzovy rovnici. Projekty: MHP pro 2d elektrostatiku. MKP pro 3d magnetostatiku.

Podmínky absolvování předmětu

Kombinovaná forma (platnost od: 2011/2012 zimní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 30  15
        Zkouška Zkouška 70  21
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2020/2021 (N2647) Informační a komunikační technologie (1103T031) Výpočetní matematika P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2020/2021 (N2647) Informační a komunikační technologie (1103T031) Výpočetní matematika K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2020/2021 (N0541A170007) Výpočetní a aplikovaná matematika (S01) Aplikovaná matematika K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2020/2021 (N0541A170007) Výpočetní a aplikovaná matematika (S02) Výpočetní metody a HPC P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2020/2021 (N0541A170007) Výpočetní a aplikovaná matematika (S01) Aplikovaná matematika P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2020/2021 (N0541A170007) Výpočetní a aplikovaná matematika (S02) Výpočetní metody a HPC K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2019/2020 (N2647) Informační a komunikační technologie (1103T031) Výpočetní matematika P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2019/2020 (N2647) Informační a komunikační technologie (1103T031) Výpočetní matematika K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2019/2020 (N0541A170007) Výpočetní a aplikovaná matematika (S01) Aplikovaná matematika P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2019/2020 (N0541A170007) Výpočetní a aplikovaná matematika (S02) Výpočetní metody a HPC P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2019/2020 (N0541A170007) Výpočetní a aplikovaná matematika (S01) Aplikovaná matematika K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2019/2020 (N0541A170007) Výpočetní a aplikovaná matematika (S02) Výpočetní metody a HPC K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2018/2019 (N2647) Informační a komunikační technologie (1103T031) Výpočetní matematika P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2018/2019 (N2647) Informační a komunikační technologie (1103T031) Výpočetní matematika K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2017/2018 (N2647) Informační a komunikační technologie (1103T031) Výpočetní matematika P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2017/2018 (N2647) Informační a komunikační technologie (1103T031) Výpočetní matematika K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2016/2017 (N2647) Informační a komunikační technologie (1103T031) Výpočetní matematika P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2016/2017 (N2647) Informační a komunikační technologie (1103T031) Výpočetní matematika K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2015/2016 (N2647) Informační a komunikační technologie (1103T031) Výpočetní matematika P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2015/2016 (N2647) Informační a komunikační technologie (1103T031) Výpočetní matematika K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2014/2015 (N2647) Informační a komunikační technologie (1103T031) Výpočetní matematika P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2014/2015 (N2647) Informační a komunikační technologie (1103T031) Výpočetní matematika K čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2013/2014 (N2647) Informační a komunikační technologie (1103T031) Výpočetní matematika P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2013/2014 (N2647) Informační a komunikační technologie (1103T031) Výpočetní matematika K čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2012/2013 (N3942) Nanotechnologie (3942T001) Nanotechnologie P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2012/2013 (N2647) Informační a komunikační technologie (1103T031) Výpočetní matematika P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2012/2013 (N2647) Informační a komunikační technologie (1103T031) Výpočetní matematika K čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2011/2012 (N2647) Informační a komunikační technologie (1103T031) Výpočetní matematika P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2011/2012 (N2647) Informační a komunikační technologie (1103T031) Výpočetní matematika K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2011/2012 (N3942) Nanotechnologie (3942T001) Nanotechnologie P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2010/2011 (N2647) Informační a komunikační technologie (1103T031) Výpočetní matematika P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (N2647) Informační a komunikační technologie (1103T031) Výpočetní matematika K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (N3942) Nanotechnologie (3942T001) Nanotechnologie P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku