Detail předmětu

Applied Electromagnetism

FEKT-BPA-AEMAk. rok: 2022/2023

Předmět seznamuje studenty se základy aplikovaného elektromagnetismu, poskytuje základní fyzikální pohled na vybrané studované jevy a děje a uvádí praktické inženýrské využití vysvětlených zákonitostí. Absolvent předmětu získá v této oblasti potřebné základní znalosti pro studium předmětů souvisejících s návrhem elektrických a elektronických konstrukcí, komunikačních systémů a dalších technologií.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

5

Garant předmětu

prof. Ing. Jarmila Dědková, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav teoretické a experimentální elektrotechniky (UTEE)

Prerekvizity

sou požadovány znalosti na úrovni středoškolského studia a povinných předmětů, které student absolvoval v prvním roce studia na FEKT. Důraz je kladen na znalosti základních statistických metod, teoretickou elektrotechniku, zpracování signálů a analogovou techniku.
Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „osoby poučené“, kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Osnovy výuky

1. Fyzikální interpretace Maxwellových rovnic, jevy na rozhraní.
2. Rovnice pro potenciály stacionárního elektromagnetického pole, formulace okrajových úloh, analytické řešení jednoduchých okrajových úloh.
3. Numerické modelování elektromagnetického pole.
4. Integrální výrazy pro potenciály, metoda zrcadlení. Metody výpočtu kapacit, odporů a indukčností.
5. Energie stacionárního elektrického a magnetického pole. Síly v elektrickém a magnetickém poli, využití.
6. Nestacionární elektromagnetické pole, energetická bilance elektromagnetického pole, Poyntingův vektor.
7. Elektrický a magnetický povrchový jev - fyzikální podstata, využití.

Učební cíle

Seznámit studenty s fyzikální podstatou vybraných elektromagnetických jevů významných z hlediska dalšího využití v elektrotechnice a s jejich popisem pomocí Maxwellových rovnic. Student má získat schopnost kvantitativního odhadu projevů elektromagnetismu (síly, energetické, ztráty apod.), umí řešit jednoduché úlohy analyticky, chápe principy numerických metod používaných v simulátorech polí, umí využít výsledky simulací (znalost polí) ke stanovení parametrů jako je např. elektrický odpor, indukčnost, elektrická kapacita zadaného uspořádání.

Základní literatura

Hayt, W. H.: Engineering Electromagnetics. 4th edition. McGraww-Hill, Inc. 1981, 527 p, ISBN 0-07-027395-2 (EN)
Sadiku, M.N.O.: Elements of Electromagnetics. Saunders College Publishing. London, 1994 (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPA-ELE bakalářský

    specializace BPA-ECT , 3 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
    specializace BPA-PSA , 3 ročník, zimní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Jarmila Dědková, CSc.

Cvičení na počítači

24 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Jarmila Dědková, CSc.

Osnova

1. Úvod, seznámení s prostředím ANSYS Workbench, Metoda konečných prvků (MKP), Základní analýzy MKP v systému ANSYS, moduly Workbench, Maxwell, Multiphysics
2. Základní dvoudimensionální (2D), 2D rotačně symetrická a třídimensionální (3D) úlohy elektrotechniky, statická, harmonická, přechodová analýza
3. Elektrostatická 2D úloha - popis, sestavení, analýza, interpretace výsledků
4. Magnetostatická 2D úloha s vazbou na obvodové prvky, popis, sestavení, analýza, interpretace výsledků, diskuze nad numerickými chybami - přesnost řešení a jejich korekce, nástroje
5. Popis, ukázka a procvičení geometricky a matematicky složitější úlohy elektrotechniky, procvičení analýzy a používaných nástrojů systému ANSYS
7. Kategorizace a rozčlenění problematiky interpretací a vyhodnocování a využití výsledků, příklad, ukázka nástrojů a jejich předností v systému ANSYS
8. Seznámení s prostředím SOLIDWORKS, model export do systému ANSYS a sestavení MKP modelu. Tvorba jednoduchých 2D modelů v SOLIDWORK

Laboratorní cvičení

15 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Jarmila Dědková, CSc.

Osnova

1. Indukčnost cívek s uzavřeným magnetickým obvodem
2. Stínění ve stacionárním a v časově proměnném magnetickém poli
3. Kmitočtová závislost impedance reálné cívky
4. Magnetický povrchový jev ve vodivém jádře
5.Šíření vln, Lecherovo vedení.