Politechnika Warszawska - Centralny System Uwierzytelniania
Nie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

Teoria elektromagnetyzmu

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 103A-ELxxx-ISP-TEMZ Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Teoria elektromagnetyzmu
Jednostka: Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych
Grupy: ( Fizyka )-Elektronika-inż.-EITI
( Przedmioty techniczne )---EITI
Punkty ECTS i inne: 2.00
Język prowadzenia: polski
Jednostka decyzyjna:

103000 - Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych

Kod wydziałowy:

TEMZ

Numer wersji:

1

Skrócony opis:

Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z podstawami teorii elektromagnetyzmu. Przedmiot podzielony jest na wykłady i ćwiczenia. Przedmiot ma zapewnić podstawowe informacje wymagane dla kolejnych przedmiotów związanych tematyką układów wielkiej częstotliwości (LEM, MIKE, MIKEL).

Pełny opis:

Zajęcia podzielone są na część wykładową (20h) oraz część ćwiczeniową (10h). W trakcie wykładów studenci zostaną zapoznania z najważniejszymi zagadnieniami dotyczącymi pól elektrostatycznych i magnetostatycznych, propagacji fal oraz prowadnic falowych. W trakcie ćwiczeń studenci będą rozwiązywać zadania z tematyki przedstawionej wcześniej na zajęciach wykładowych.


Tematy wykładów:

  1. WYKŁAD 1 (3 godziny) - wprowadzenie, podstawy matematyczno-fizyczne
    • Układy współrzędnych
    • Operacje różniczkowe na funkcjach skalarnych i polach wektorowych
    • Tensory
    • Potencjały skalarny i wektorowy
    • Własności pól skalarnych i wektorowych
    • Podstawowe wiadomości o polu elektromagnetycznym
    • Równania Maxwella
  2. WYKŁAD 2 (2 godziny) - pole elektrostatyczne
    • Prawo Gaussa
    • Równania Poisson’a i Laplace’a
    • Pojemność
    • Zależności energetyczne i siły w polu elektrycznym
    • Pole elektryczne na granicy dwóch ośrodków
    • Wyznaczanie pola elektrostatycznego metodą superpozycji i odbić zwierciadlanych
    • Metody rozwiązaywania równania Laplace’a - metoda rozdzielenia zmiennych, metoda różnic skończonych
  3. WYKŁAD 3 (1 godziny) - pole magnetostatyczne
    • Prawo przepływu prądu
    • potencjał wektorowy pola magnetostatycznego
    • wektorowe równania Poisson’a i Laplace’a
    • Prawo Faraday’a i indukcyjność
    • Energia i siły w polu magnetycznym
    • Pole magnetyczne na granicy dwóch ośrodków
  4. WYKŁAD 4 (3 godziny) - Fala płaska w ośrodku nieograniczonym
    • Równania falowe w ośrodkach idealnych oraz rzeczywistych i ich rozwiązania
    • Rozchodzenie się fali płaskiej i jej właściwości w różnych ośrodkach (dielektryk idealny, dielektryk małostratny, przewodnik rzeczywisty, oraz ośrodki anizostropowe)
    • Dyspersja
    • Polaryzacja fali elektromagnetycznej
    • Zależności energetyczne w polu elektromagnetycznym - twierdzenie Poynting’a
  5. WYKŁAD 5 (3 godziny) - Fala płaska padająca na granice ośrodków
    • Fala płaska padająca prostopadle na granicę dwóch ośrodków
    • Współczynniki odbicia i transmisji
    • WFS oraz rozkłady amplitud fali
    • Fale w ośrodkach wielowarstwowych
    • Fala płaska padająca ukośnie na granicę dwóch ośrodków
    • wzory Fresnel’a
    • Zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia fali
  6. WYKŁAD 6 (3 godziny) - Prowadnice fal TEM
    • Typy fal i rodzaje prowadnic falowych
    • Sprowadzenie równań Maxwella do dwuwymiarowego równania Laplace’a
    • Własności fal typu TEM w linii dwuprzewodowej, współosiowej i symetrycznej linii paskowej
    • Parametry obwodowe linii transmisyjnych
    • Rozkłady pól w wymienionych liniach - współosiowej i paskowej
    • Prowadnice fal quasi-TEM - niesymetryczna linia paskowa, linia koplanarna
    • Dyspersja
    • Zastosowania prowadnic fal TEM
  7. WYKŁAD 7 (3 godziny) - Falowody cylindryczne
    • Rozwiązania równań Maxwell’a dla falowodów o przewodzących ściankach
    • Ogólne własności fal typów E i H w falowodach
    • Falowody prostokątne i kołowe
    • Rozkłady pól w falowodach
    • Rodzaj podstawowy falowodu i jego parametry obwodowe
    • Straty w dielektryku i ściankach falowodu
    • Zastosowanie falowodów w technice mikrofalowej
  8. WYKŁAD 8 (2 godziny) - Falowody dielektryczne
    • Płyta dielektryczna oraz pręt dielektryczny jako falowody
    • zagadnienia brzegowe i ich rozwiązania
    • Charakterystyki dyspersyjne rodzajów dla wymienionych prowadnic


Tematy ćwiczeń rachunkowych:

  1. ĆWICZENIE RACHUNKOWE 1 (2 godziny)
    • Wektory zespolone
    • Rachunek operatorowy
    • Twierdzenia Gaussa i Stokesa
    • Równania Maxwell’a - warunki istnienia pola elektromagnetycznego
  2. ĆWICZENIE RACHUNKOWE 2 (2 godziny)
    • Własności pól w różnych ośrodkach
    • Warunki brzegowe
    • Fala płaska
  3. ĆWICZENIE RACHUNKOWE 3 (2 godziny)
    • Fala płaska w ośrodku bezstratnym
    • Fala płaska w ośrodku stratnym
    • Fala płaska w układzie dwóch ośrodków
    • Fala płaska w układzie trzech ośrodków
  4. ĆWICZENIE RACHUNKOWE 4 (2 godziny)
    • Twierdzenie Poynting’a
    • Fale w liniach TEM (bieżące i stojące)
  5. ĆWICZENIE RACHUNKOWE 5 (2 godziny)
    • Fale w falowodach prostokątnych
    • Fale w falowodach kołowych
Literatura:

  1. T. Morawski, W. Gwarek, Pola i fale, WNT 1998.
  2. T. Morawski (praca zbiorowa), Zbiór zadań z teorii pola elektromagnetycznego, WNT, 1990.
Metody i kryteria oceniania:

Ocena z przedmiotu jest wystawiana na podstawie wyników z 1 kolokwium i egzaminu.

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2021/2022 - sem. zimowy" (w trakcie)

Okres: 2021-10-01 - 2022-02-22
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 10 godzin, 150 miejsc więcej informacji
Wykład, 20 godzin, 150 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Adam Abramowicz
Prowadzący grup: Adam Abramowicz
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103300 - Instytut Systemów Elektronicznych

Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Politechnika Warszawska.