Detail předmětu
Modelování elektromagnetických polí
FEKT-LMEMAk. rok: 2011/2012
Princip metody konečných prvků a její možnosti pro různé varianty elektromagnetických polí. Možnosti metody, příklady různých aplikací k výpočtu elektromagnetických polí od statických až po pole optických kmitočtů jsou procvičeny v počítačových cvičeních. Práce v prostředí MATLAB a ANSYS. Pomocí předem připravených vstupních dat se naučit řešit složitější úlohy. Princip metody indukovaných nábojů a metody hraničních prvků. Přímé řešení Maxwellových rovnic metodou konečných diferencí v časové oblasti (FDTD).
Jazyk výuky
Počet kreditů
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
Prerekvizity
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody
Způsob a kritéria hodnocení
Učební cíle
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Základní literatura
Doporučená literatura
Zařazení předmětu ve studijních plánech
Typ (způsob) výuky
Přednáška
Vyučující / Lektor
Osnova
Diskretizace jedno- a dvourozměrné lineární Poissonovy rovnice. Diskretizace nelineární dvourozměrné Poissonovy rovnice.
Analýza elektrostatického pole. Výpočet vlastní a vzájemné kapacity soustavy elektrod. Princip zrcadlení.
Výpočet elektrostatických sil. Analýza elektrického pole ustálených proudů. Výpočet Jouleových ztrát.
Analýza magnetického pole pomocí skalárního magnetického potenciálu. Redukovaný, rozdílový a zobecněný skalární potenciál. Výpočet magnetických sil.
Analýza magnetického pole pomocí vektorového potenciálu.
Analýza magnetického pole pomocí hranových prvků. Výpočet vlastní a vzájemné indukčnosti cívek.
Formální analogie analýzy elektrostatického pole, pole ustálených proudů a magnetostatického pole.
Analýza harmonicky proměnných polí. Vířivé proudy. Stínění střídavých magnetických polí.
Analýza vf. elektromagnetických polí ve vlnovodech a rezonátorech. Výpočet obvodových parametrů vf. zařízení.
Analýza difrakce a radiace elektromagnetických vln. Výpočet vyzařovacího diagramu, blízkého a zářivého pole dipólové antény.
FEMLAB, demonstrace řešení vybraných úloh metodou FDTD v prostředí MATLAB.
Cvičení na počítači
Vyučující / Lektor
Osnova
Seznámení se s programem ANSYS, základy modelování ve 3D.
Model elektrostatického pole, vyhodnocení základních veličin a parametrů (kapacity, síly).
Model proudového pole, vyhodnocení základních veličin a parametrů (rezistivita, Jouleovy ztráty).
Magnetický obvod s permanentním magnetem a vzduchovou mezerou (výpočet sil).
Výpočet magnetického pole cívky pomocí vektorového potenciálu.
Trojrozměrný model magnetického pole transformátoru (výpočet indukčností cívek).
Samostatná práce na řešení zadané úlohy.
Vířivé proudy, Jouleovy ztráty a stínění střídavých magnetických polí.
Výpočet obvodových parametrů vf. zařízení. Elektromagnetické pole ve vlnovodech a rezonátorech.
Difrakce elektromagnetické vlny na kouli.
Harmonická analýza půlvlnné dipólové antény.
Samostatná práce na řešení zadané úlohy.