Subject description - A8B17ELD

Summary of Study | Summary of Branches | All Subject Groups | All Subjects | List of Roles | Explanatory Notes               Instructions
A8B17ELD Electrodynamics
Roles:PO Extent of teaching:3P+1S
Department:13117 Language of teaching:CS
Guarantors:Jelínek L. Completion:Z,ZK
Lecturers:Jelínek L., Škvor Z. Credits:5
Tutors:Jelínek L., Škvor Z. Semester:L

Web page:

https://cw.fel.cvut.cz/wiki/courses/a8b17eld/start

Anotation:

The course AEB17ELD (electrodynamics) is a follow up of the course AEB17EMTA (Electromagnetic field theory). The course starts with a decomposition of electromagnetic field into planewaves, introduces radiation of waves and guides student through the interaction of electromagnetic waves with material boundaries. The theory of wave guides and transmission lines is also shown. The course ends with wave scattering. The knowledge gained in this course is needed for number of specialized master courses.

Study targets:

Understand the description of an electromagnetic wave and its interaction with material boundaries.

Course outlines:

1. První přednáška uvádí organizační náležitosti předmětu, opakuje základní poznatky o rovinné elektromagnetické vlně, zavádí pojem jednoznačnosti řešení Maxwellových rovnic a zavádí rozklad volného elektromagnetického pole do rovinných vln. V závěru přednášky je zaveden prostorový vlnový balík.
2. Druhá přednáška dokončuje poznatky o prostorovém vlnové balíku. Většina přednášky se pak věnuje tzv. úhlovému rozkladu volného pole do rovinných vln, jsou popsány vlny evanescentní a vlny, které se šíří.
3. Hlavní část třetí přednášky se věnuje paraxiální aproximaci v rámci úhlového rozkladu elektromagnetického pole a zavádí pojem Gaussovského svazku. Pozornost je také věnována časové disperzi laserového svazku.
4. Čtvrtá přednáška dokončuje výklad Gaussovského svazku a následně se věnuje časové disperzi rovinné vlny v materiálovém prostředí. Je zaveden Lorentzův disperzní model dielektrika.
5. Pátá přednáška se věnuje Drudeovu materiálovému modelu a následně je ukázán Appeltonův model nereciprokého materiálu tvořeného magnetovanou ionosférou. Závěr přednášky uvádí problematiku vyzařování elektromagnetických vln.
6. Šestá přednáška podrobně ukazuje vyzařování elementárního elektrického dipólu, zavádí pojem blízké a zářivé oblasti zdroje.
7. Sedmá přednáška se věnuje vyzařování elementárního elektrického dipólu v časové oblasti, ukazuje formování vyzářeného pole. Konec přednášky zobecňuje předchozí popis na vyzařování obecně rozložené proudové hustoty.
8. Osmá přednáška ukazuje popis elektromagnetického pole v zářivé oblasti zdroje ve frekvenční i časové oblasti. Hlavní část přednášky se věnuje rozkladu elektromagnetického pole vytvořeného proudovým zdrojem do rovinných vln.
9. Devátá přednáška pokračuje ve výkladu rozkladu vyzářeného pole do rovinných vln, ukazuje jiný pohled na definici zářivé oblasti zdroje.
10. Desátá přednáška dokončuje výklad šíření a buzení elektromagnetické vlny ve vakuu a zavádí popis interakce vlny s materiálovým rozhraním.
11. Jedenáctá přednáška detailně ukazuje popis elektromagnetického pole na planárním rozhraní dvou materiálových prostředí. Diskutovány jsou dále rozptylové a přenosové parametry pro kolmý dopad vlny na rozhraní.
12. Dvanáctá přednáška se věnuje šikmému dopadu rovinné elektromagnetické vlny na planární rozhraní.
13. Třináctá přednáška dokončuje interakci rovinné vlny s planárním materiálovým rozhraním a zavádí Brewsterův úhel lomu a charakteristiky totálního odrazu. Druhá část přednášky se věnuje zavedení pojmu vedené elektromagnetické vlny. Detailně je diskutován popis transverzálně elektromagnetické vlny na vedení.
14. Čtrnáctá přednáška se detailně věnuje popisu vedené transverzálně elektromagnetické vlny na koaxiálním vedení.
15. Patnáctá přednáška zavádí telegrafní rovnice a detailně diskutuje transformaci impedance podél vedení s transverzálně elektromagnetickou vlnou.
16. Šestnáctá přednáška dokončuje popis transverzálně elektromagnetické vlny a zavádí úplný popis elektromagnetického pole na vlnovodné struktuře.
17. Sedmnáctá přednáška ukazuje transverzálně magnetické a transverzálně elektrické vlny na koaxiálním vedení.
18. Osmnáctá přednáška ukazuje základní popis elektromagnetického pole v optickém vlnovodu.
19. Devatenáctá přednáška ukazuje možnost rozkladu volného elektromagnetického pole uvnitř vlnovodu do vlnovodných módů.
20. Dvacátá přednáška ukazuje buzení vlnovodu proudovou hustotou.
21. Dvacátá první přednáška zavádí dokonale vodivý dutinový rezonátor a jeho popis.
22. Dvacátá druhá přednáška ukazuje buzení elektromagnetického rezonátoru
23. Dvacátá třetí hodina ukazuje numerickou ukázku týkající se rezonátorů.
24. Dvacátá čtvrtá hodina se věnuje numerickým metodám při řešení dynamických elektromagnetických polí.
25. Dvacátá pátá hodina se věnuje numerickým metodám při řešení dynamických elektromagnetických polí a diskutuje témata, která se do kurzu nevešla.

Exercises outline:

The division of the course into lectures and exercises is not strictly followed. The theory is interleaved with solved problems and experimental demonstrations.

Literature:

(mandatory)
J. D. Jackson, Classical Electrodynamics, John Wiley & Sons, 3rd ed., 1998.
A. Zangwill, Modern Electrodynamics Cambridge University Press, 2012.
(recommended)
J. Van Bladel, Electromagnetic Fields, John Wiley & Sons, 2nd ed., 2007.
R. E. Collin, Field Theory of Guided Waves, McGraw - Hill, 1960.

Requirements:

Knowledge of electromagnetic field theory to the extent of the course AEB17EMTA and of the accompanying mathematics apparatus, complex analysis

Keywords:

Classical Electromagnetism, Electromagnetic wave, Guided wave, Radiation, Dispersion, Scattering

Subject is included into these academic programs:

Program Branch Role Recommended semester
BPOES Common courses PO 6
BPOES_2020 Common courses PO 6


Page updated 28.3.2024 17:52:49, semester: Z/2023-4, Z/2024-5, L/2023-4, Send comments about the content to the Administrators of the Academic Programs Proposal and Realization: I. Halaška (K336), J. Novák (K336)