ČeskyEnglish

Popis předmětu - A4B17EAM

Přehled studia | Přehled oborů | Všechny skupiny předmětů | Všechny předměty | Seznam rolí | Vysvětlivky               Návod
A4B17EAM Elektřina a magnetismus Rozsah výuky:2p+2c
Garanti:Škvor Z. Role:PO,V Zakončení:Z,ZK
Vyučující:Hazdra P., Škvor Z.
Zodpovědná katedra:13117 Kreditů:6 Semestr:Z

Anotace:

Na základě fyzikální podstaty jevů získají studenti základní znalosti o chování látek v makroskopickém pojetí v elektrickém a magnetickém poli, seznámí se jak se statickými, tak se stacionárními, harmonicky i obecně časově proměnnými - nestacionárními poli - elektromagnetickou vlnou ve volném prostoru i na vedení. Na tomto základě jim bude ukázán obecný a jednotící popis elektromagnetických jevů Maxwellovými rovnicemi. Z něj pak budou vyloženy speciální případy, které povedou k pochopení základních metod řešení elektromagnetických polí a vln s konkrétními výstupy např. do řešení elektrických obvodů. V rámci laboratorních cvičení budou seznámeni s moderními možnostmi numerického modelování a měření polí a obvodových struktur tam, kde není možné získat přímé analytické řešení. Pochopení fyzikální podstaty jevů pomůže vytvořit základy pro pochopení struktur obvodových prvků, vedení, i pro navrhování a použití hardwarových struktur obvodů pracujících na velmi vysokých kmitočtech, včetně znalosti problematik parazitních jevů, jako jsou odrazy na vedení a nutnost přizpůsobování, rušivá elektromagnetická pole i odolnost komponent vůči němu.

Výsledek studentské ankety předmětu je zde: A4B17EAM

Cíle studia:

Získání základních znalostí o chování látek v makroskopickém pojetí v elektrickém a magnetickém poli. Základní pojmy a postupy teorie obvodů.

Osnovy přednášek:

1. Elektrostatika, Gaussova věta, polarizace, potenciál, napětí, kapacita, energie, síly, superpozice
2. Stacionární proudové pole, Jouleův zákon, Ohmův zákon, rovnice kontinuity
3. Kirchhoffovy zákony, Théveninův, Nortonův teorém, analýza lineárních odporových obvodů
4. Stac. magnetické pole, Biot-Savartův zákon, Ampérův zákon, indukčnost, energie, síly
5. Kvazistacionární magnetické pole, magnetické obvody, Faradayův indukční zákon
6. Nestacionární elektromagnetické pole - vlna, frekvenční a časová oblast, spektrum
7. Maxwellovy rovnice jako základní postulát elektromagnetismu a jejich fyzikální obsah
8. Elektromagnetická vlna ve volném prostoru a na vedení, struktury a parametry vedení
9. Elektrický a magnetický povrchový jev
10. Obvody s rozprostřenými parametry, bezeztrátové a ztrátové vedení, odrazy, přizpůsobování
11. Lineární obvody s reaktančními - akumulačními prvky, rezonance, obvodové rovnice v časové oblasti
12. Přechodné jevy, analýza přechodných jevů v časové oblasti
13. Reálné obvodové prvky, jejich měření a popis náhradními obvody.
14. Rušivé elektromagnetické vyzařování a odolnost vůči němu

Osnovy cvičení:

1. Elektrostatické jevy, pole v dielektriku, základní veličiny, výpočty int. pole, kapacity
2. Stacionární proudové pole, vodiče, mechanismus vedení proudu, výpočty ztrát
3. Kirchhoffovy zákony, řešení jednoduchých lin. obvodových struktur
4. Magnetické jevy, veličiny, materiály v mg. poli, výpočet indukčnosti, energie, síly
5. Magnetické obvody, Faradayův indukční zákon, vzájemná indukčnost, vazby
6. Elmag. vlna prostředník přenosu informace - frekvenční a časová oblast, spektrum (ukázka v laboratoři)
7. Maxwellovy rovnice, vysvětlení jednotlivých části v souvislosti s fyzikálním obsahem
8. Řešení vlnové rovnice ve volném prostoru a na ohraničených geometriích - vedení
9. Povrchové jevy - počítačové simulace elektrostatických a magnetických polí
10. Obvody s rozprostřenými parametry, přehled a výpočet základních struktur a parametrů, odrazy, přizpůsobování - simulace obecných nestacionárních polí
11. Řešení lineární obvodů s reaktančními - akumulačními prvky, časová oblast
12. Přechodné jevy, analýza přechodných jevů v časové oblasti
13. Přechodné jevy prvního řádu. Přechodné jevy vyšších řádů, simulace jevů
14. Elektromagnetické vyzařování a odolnost, výpočty nežádoucích vazeb a stínění (ukázka v laboratoři)

Literatura:

[1] Novotný, K.: Teorie elmag. pole I. Skriptum, ČVUT Praha, 1998^
[2] Collin, R.E.: Field Theory of Guided Waves. 2nd Edit., IEEE Press, New
York 1991^
[3] Coufalová, B., Havlíček, V., Mikulec, M., Novotný, K.: Teorie elmag.pole
I. Příklady, Skriptum ČVUT Praha, 1999^
[4] Sadiku, M.N.O.: Elements of Electromagnetics. Saunders College
Publishing. London, 1994^
[5] Havlíček, V., Pokorný, M., Zemánek, I.: Elektrické obvody 1,
Nakladatelství ČVUT, Praha 2005^
[6] Havlíček, V., Zemánek, I.: Elektrické obvody 2, Nakladatelství ČVUT,Praha 2008

Požadavky:

http://elmag.org

Poznámka:

Rozsah výuky v kombinované formě studia: 14p+6c

Webová stránka:

https://cw.felk.cvut.cz/wiki/courses/a4b17eam/start

Klíčová slova:

elektromagnetismus, elektromagnetické pole, lineární obvody

Předmět je zahrnut do těchto studijních plánů:

Plán Obor Role Dop. semestr
BPKYR_BO Před zařazením do oboru V 3
BPKYR3 Systémy a řízení V 3
BPKYR2 Senzory a přístrojová technika V 3
BPKYR1 Robotika V 3
BPKME5 Komunikace a elektronika V 3
BPKME4 Síťové a informační technologie V 3
BPKME3 Aplikovaná elektronika V 3
BPKME1 Komunikační technika V 3
BPKME2 Multimediální technika V 3
BPKME_BO Před zařazením do oboru V 3
BPEEM_BO Před zařazením do oboru V 3
BPEEM1 Aplikovaná elektrotechnika V 3
BPEEM2 Elektrotechnika a management V 3
BPOI_BO Před zařazením do oboru PO 3
BPOI1 Počítačové systémy PO 3
BKSIT Před zařazením do oboru V 3
BPSTMMI Manažerská informatika V 3
BPSTMWM Web a multimedia V 3
BPSIT Před zařazením do oboru V 3
BPSTMSI Softwarové inženýrství V 3
BPSTM_BO Před zařazením do oboru V 3
BPSTMIS Inteligentní systémy (bakalářský, dobíhající pro nástupní ročníky před 2013) V 3
BIS(ECTS) Inteligentní systémy (bakalářský, dobíhající pro nástupní ročníky před 2013) V 3
BSI(ECTS) Softwarové inženýrství V 3
BMI(ECTS) Manažerská informatika V 3
BWM(ECTS) Web a multimedia V 3


Stránka vytvořena 25.9.2017 17:47:25, semestry: L/2016-7, Z,L/2017-8, Z/2018-9, připomínky k informační náplni zasílejte správci studijních plánů Návrh a realizace: I. Halaška (K336), J. Novák (K336)
Za obsah odpovídá: doc. Ing. Ivan Jelínek, CSc.