Pola i fale

103000 - Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych

PFM

2

Wykłady zawierają cechy fizyczne i opis matematyczny pól elektrycznych i magnetycznych - statycznych i dynamicznych - w przestrzeni nieograniczonej. Ponadto opisano pola w liniach transmisyjnych TEM, falowodach i pola w rezonatorach.

Wykłady zawierają cechy fizyczne i opis matematyczny pól elektrycznych i magnetycznych - statycznych i dynamicznych - w przestrzeni nieograniczonej. Ponadto opisano pola w liniach transmisyjnych TEM, falowodach i pola w rezonatorach.


Treść wykładu
Wstęp - Analiza wektorowa. Operacje wektorowe - gradient, diwergencja, rotacja, laplasjan. Tożsamości wektorowe. Interpretacja fizyczna. Układy współrzędnych krzywoliniowych - (2h).

Elektrostatyka - Prawo Culomba. Siła działająca na ładunek w polu elektrostatycznym. Bezwirowość pola elektrostatycznego. Prawo Gaussa i jego interpretacja fizyczna. Zależność między wektorami natężenia pola, polaryzacji, indukcji. Potencjał skalarny pola elektrostatycznego. Równanie Laplace`a i Poissona - (5h).

Pola magnetyczne stacjonarne - Prawo Biota-Savarta. Wektor natężenia pola magnetycznego, magnetyzacji, indukcji magnetycznej. Prawo przepływu (Ampera). Bezźródłowość pola magnetycznego. Magnetyczny potencjał wektorowy - (3h).

Fala płaska w przestrzeni nieograniczonej - Klasyczna teoria pól i fal. Prawa indukcji. Równania Maxwella w postaci całkowej i różniczkowej. Interpretacja fizyczna równań Maxwella. Rodzaje ośrodków materialnych i ich własności z punktu widzenia teorii pola. Założenia i ograniczenia upraszczające układ równań Maxwella. Równania falowe w dielektryku (bezstratnym/stratnym). Fala płaska. Polaryzacja fali. Fale akustyczne (porównanie). Straty. Energia magazynowana. Twierdzenie Poyntinga. Bilans energii - (9h).
Fala w różnych ośrodkach i na granicy ośrodków - Fala w plazmie. Prędkość fazowa i grupowa fali. Zjawiska wpływające na propagację fal z uwzględnieniem jonosfery. Warunki brzegowe. Fala padająca prostopadle na granicę ośrodków. Ośrodki uwarstwione - (7h).

Źródła pól i promieniowanie - Potencjały pól w przypadku dynamicznym i quasistatycznym. Dipol Hertza. Podstawowe parametry anten - (5h).

Prowadnice falowe - Rodzaje fal i prowadnic falowych. Rozwiązanie zagadnienia polowego w prowadnicach (liniach) TEM. Najczęściej stosowane linie TEM, parametry obwodowe oraz rozkłady pól. Falowody o przewodzących ściankach. Fale typu E i H, rozkłady pól w falowodach o przekroju prostokątnym, kołowym. Inne rodzaje prowadnic falowych. Światłowody - (9h).

Pola w obszarach ograniczonych i rezonatorach - Ogólne cechy rezonatorów. Rezonatory zbudowane z odcinków linii TEM i falowodów, rozkłady pól, częstotliwość rezonansowa, dobroć. Rezonatory dielektryczne - (5h).

Uwagi realizacyjne:Zakłada się, że po wykładzie, w trakcie którego zaprezentowane będą także typowe, proste obliczenia, student opanuje podstawowe właściwości pól i fal elektromagnetycznych oraz będzie umiał zastosować zdobytą wiedzę do rozwiązania prostych zadań z tego zakresu. Spełnieniu tego celu będą służyły także zadawane prace domowe. W trakcie semestru przewiduje się realizację 15 godz. ćwiczeń w ramach których przewidziane są sprawdziany pisemne zawierające zarówno teorię jak i zadania.

Literatura podstawowa:


1. T. Morawski, J. Zborowska - Pola i Fale , materiały pomocnicze.

Literatura uzupełniająca:


1. T. Morawski, W. Gwarek - Pola i fale - WNT - 1998


2. T. Morawski (praca zbiorowa) - Zbiór zadań z teorii pola elektromagnetycznego - WNT - 1990

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych