Elektromagnetické pole a vlny (FSI-TEG)

Akademický rok 1999/2000
Garant: prof. RNDr. Pavel Chmela, DrSc.  
Garantující pracoviště: ÚFI všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Seznámit studenty s klasickou elektromagnetickou Maxwellovou teorií
a naučit je používat aparátu vektorové analýzy k exaktnímu popisu
různých forem elekromagnetického pole a řešení typických úloh
především v oblasti optických frekvencí.
Výstupy studia a kompetence:
Studenti se seznámí s fenomenologickým popisem všech základních forem
elektromagnetického pole. Naučí se používat aparátu vektorové analýzy
k řešení Maxwellových rovnic, sestavit a řešit obyčejné a parciální
diferenciální rovnice s počátečními nebo okrajovými podmínkami,
popisující chování různých forem elektromagnetického pole ve vakuu a
v hmotném prostředí.
Prerekvizity:
 
Obsah předmětu (anotace):
Předmět seznamuje studenty se základy teorie elektromagnetického pole
a jeho popisu pomocí Maxwellových rovnic. Jsou odvozeny zákony
zachování energie a hybnosti pole, zavedeny potenciály pole a je
popsáno elektrostatické, magnetostatické a kvazistacionární pole.
Pomocí Hertzových vektorů je popsán vznik elektromagnetických vln generovaných elektrickým a magnetickým oscilujícím dipólem. Značná pozornost je věnována šíření elektromagnetických vln v různých
prostředích a chování pole na rozhraní dvou prostředí. Získané
znalosti jsou předpokladem pro pochopení teoretických základů celé
řady moderních fyzikálních a inženýrských disciplin.
Metody vyučování:
 
Způsob a kritéria hodnocení:
Podmínky pro udělení zápočtu:
Je prováděna průběžná individuální kontrola přípravy studentů na
jednotlivá cvičení. Podmínkou pro udělení zápočtu je 80% účast ve
cvičeních, zvládnutí základů vektorové analýzy a diferenciálního
a integrálního počtu pro samostatné řešení jednodušších úloh z teorie
elektromagnetického pole.
Zkouška je ústní. Prověřuje znalosti základních definic a zákonů a
schopnost studenta odvodit a řešit základní rovnice
elektromagnetického pole. Otázky k ústní zkoušce studenti losují.
Dodatečně jsou pokládány orientační dílčí otázky prověřující celkový
přehled studenta v oblasti teorie elektromagnetického pole.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
 
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  14 × 2 hod. nepovinná                  
    Cvičení odborného základu  14 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 1. Maxwellovy rovnice. Potenciály pole.
2. Zákony zachování energie a hybnosti elektromagnetického pole.
3. Poissonova rovnice a její řešení pro skalární potenciál.
4. Pole elektrického a magnetického dipólu.
5. Kvazistacionární pole. Skinefekt.
6. Pole oscilujícího elektrického dipólu.
7. Pole oscilujícího magnetického dipólu.
8. Šíření elektromagnetických vln ve vakuu, izotropním dielektriku
a ve vodiči.
9. Disperzní relace.
10. Šíření elektromagnetických vln v anizotropním dielektriku.
11. Hraniční podmínky pro elektromagnetické pole. Fresnelovy vzorce.
12. Totální reflexe elektromagnetických vln.
13. Šíření vlnového klubka v disperzním dielektriku.
14. Kovariantnost Maxwellových rovnic vůči Lorentzově transformaci.
    Cvičení odborného základu Ve cvičeních jsou řešeny typické úlohy na procvičení odpřednášené
látky.
Literatura - základní:
1. STRATTON, J.A. : Teorie elektromagnetického pole, , 0
2. HAVELKA, B.: Teorie elektromagnetického pole, , 0
3. KVASNICA, J.: Teorie elektromagnetického pole , , 0
Literatura - doporučená:
1. KVASNICA, J.: Teorie elektromagnetického pole, , 0
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
M2301-5 prezenční studium Fyzikální inženýrství -- zá,zk 5 Povinný 1 3 L