470-8741/02 – Modelování elektromagnetických polí (MEPNT)
| Garantující katedra | Katedra aplikované matematiky | Kredity | 6 |
| Garant předmětu | doc. Ing. Dalibor Lukáš, Ph.D. | Garant verze předmětu | doc. Ing. Dalibor Lukáš, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | volitelný odborný |
| Ročník | 2 | Semestr | zimní |
| | Jazyk výuky | angličtina |
| Rok zavedení | 2015/2016 | Rok zrušení | |
| Určeno pro fakulty | FEI | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
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
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.