Primijenjeni elektromagnetizam
Opis predmeta
Opće kompetencije
Naglasak predmeta je na fizikalnom razumjevanje osnovnih fenomena vezanih uz generiranje i širenje vođenog i slobodnog elektromagnetskog vala uz odgovarajuću matematičku podlogu koja omugaćava njihov proračun. Studenti će biti sposobni primjeniti ovo znanje za razumjevanje rada i rješavanje praktičnih problema u svim inženjerskih sustavima koji koriste vremenski promjenjiva polja a ne mogu se analizirati i projektirati samo teorijom električnih krugova (radijski i optički komunikacijski i telemetrijski sustavi, analogni visokofrekvencijski i mikrovalni sustavi, brzi digitalni i procesorski sustavi).
Ishodi učenja
- Objasniti fizikalnu sliku rasprostiranja EM vala u slobodnom prostoru, u neograničenom dielketriku sa i bez gubitaka i na prijenosnim strukturama
- Objasniti fizikalnu sliku Maxwelllvih jednadžbi u integralnom i diferencijalnom obliku, vektorske valne jednadžbe i njenih rješenja za putujući val, stojni val i evanascenenti val
- Objasniti fizikalnu sliku zračenja elektromagentskog vala elementarnog električnog dipola i jednostavnog antenskog niza s dva elementa
- Izračunati osnovne parametre (karakterističnu impedanciju i konstantu rasprostitanja) jednostavnih struktura za vođenje EM energije : TEM prijenosne linije, dielektričnog i pravokutnog valovoda
- Izračunati sve parametre potrebne za prilagođenje tereta proizvoljne impedancije na generator pomoću linije i jednog staba
- Izračunati raspodjelu električnog i magnetskog polja kod okomitog i kosog upada EM vala na granicu između zraka i jednoslojnog i vešeslojnog dielektrik sa i bez gubitaka
- Prepoznati elektromagentske dijelove za zračenje i vođenje EM vala u praktičnim inženjerskim sustavima u komunikacijama, elektronici i objasniti pripadne fizikalne zakonitosti koje oni koriste
Oblici nastave
Na predavanjima se svaka cjelina obrađuje teorijski. Također se pomoću pokaznih eksperimenta i računalnih simulacija objašnjava fizikalna pozadina svakog fenomena.
Provjere znanjaKratki konceptualni zadatci i numerički zadatci.
Auditorne vježbeNumerički se riješavaju primjeri stvarnih praktičnih elektromagnetskih probema koji se javljaju u inženjerskoj praksi.
Laboratorijske vježbeIzvode se tri bloka laboratorijskih vježbi u grupama po 4 studenta.
Pokusi na predavanjimaIzvodi se 10 pokaznih eksperimenata koji obuhvaćaju cijelokupno gradivo. Svaki pokus se snima kamerom i projecira na platno kako bi svi studenti mogli pratiti tijek eksperimenta. Za svaki pokus načinjena je i odgovrajuća računalna simulacija koja se također projicira pa je moguće komentirati i objasniti razlike.
KonzultacijeTermini za konzultacije s profesorom i asistentom postoji u svakom tjednu, a potrebi se ponekad organiziraju i grupne konzultacije da se bolje objasni pojedina cijelina.
Način ocjenjivanja
Kontinuirana nastava | Ispitni rok | |||||
---|---|---|---|---|---|---|
Vrsta provjere | Prag | Udio u ocjeni | Prag | Udio u ocjeni | ||
Laboratorijske vježbe | 0 % | 10 % | 0 % | 10 % | ||
Domaće zadaće | 0 % | 5 % | 0 % | 5 % | ||
Kratke provjere znanja | 0 % | 3 % | 0 % | 3 % | ||
Sudjelovanje u nastavi | 0 % | 3 % | 0 % | 3 % | ||
Prisutnost | 0 % | 1 % | 0 % | 1 % | ||
Međuispit: Pismeni | 0 % | 10 % | 0 % | |||
Završni ispit: Pismeni | 0 % | 18 % | ||||
Završni ispit: Usmeni | 50 % | |||||
Ispit: Pismeni | 0 % | 28 % | ||||
Ispit: Usmeni | 50 % |
Tjedni plan nastave
- Uvod - pregled primjene elektromagnetizma u komunikacijama, elektronici i računarstvu Raspodijeljeni parametri, općenita jednadžbe prijenosnih linija i njena rješenja.
- Raspodijeljeni parametri, općenita jednadžbe prijenosnih linija i njena rješenja. Fizikalna interpretacija rasprostiranja ne prijenosnoj liniji: refleksija, stojni val, prilagođenje.
- Smithov dijagram. Praktični problem prilagođenja antene na ulaz prijemnika ili izlaz odašiljača. Laboratorijski blok 1- širenje EM val na TEM liniji i prilagođenje
- Maxwellove jednadžbe, valna jednadžba Osnovna rješenja valne jednadžbe i odgovarajuća fizikalna interpretacija : putujući planarni elektromagnetski val, evanascenti val, stojni val.
- Grupna brzina, tok elektromagnetske energije, Poyntingov vektor. Širenje planarnog vala u homogenom neograničenom prostoru sa i bez gubitaka
- Okomiti upad elektromagnetskog vala na homogeni dielektrični poluprostor i na višeslojnu višeslojnu homogenu dielektričnu struktura sa i bez gubitaka.
- Kosi upad elektromagnetskog vala na homogeni dielektrični poluprostor i na višeslojnu višeslojnu hoomogenu dielektričnu struktura sa i bez gubitaka. Laboratorijski blok 2 - osnovna svojstva EM vala u slobodnom prostoru
- Provjera znanja
- Širenje vođenog elektromagnetskog vala uzduž općenite uniformne strukture. Valovod sa paralelnim pločama
- Pravokutni valovod, TE i TM modovi širenja
- Kružni valovod, elektromagnetski rezonatori
- Širenje vala u dielektričnoj ploči, dielektrični valovod.
- Osnove zračenja, vektorski potencijal, elementarni električni dipol.
- Osnovni parametri antena, dijagram zračenja, otpor zračenja, dobitak. Jednostavna žičana antena, princip antenskog niza, jednostavni antenski niz sa dva elementa. Laboratorijski blok 3 - valovodi i zračenje EM valova
- Provjera znanja
Studijski programi
Sveučilišni preddiplomski
Literatura
Nositelji
Auditorne vježbe

Laboratorijske vježbe
