Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Pola i fale (E)
Koordynator przedmiotu:
Wojciech GWAREK
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Elektronika
Grupa przedmiotów:
Przedmioty techniczne
Kod przedmiotu:
POFA
Semestr nominalny:
3 / rok ak. 2018/2019
Liczba punktów ECTS:
5
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
150
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
3
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
2
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia15h
  • Laboratorium15h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Do zrozumienia przedmiotu konieczne jest posiadanie podstawowej wiedzy: z matematyki w zakresie charakterystycznym dla przedmiotów Analiza I i Analiza II a w szczególności: - postaw rachunku różniczkowego i całkowego, - równań różniczkowych w tym równań cząstkowych, - rachunku wektorowego z uwzględnieniem wektorowych operatorów różniczkowania takich jak gradient, rotacja, dywergencja i laplasjan, oraz z fizyki w zakresie podstaw nauki o elektryczności i magnetyźmie.
Limit liczby studentów:
120
Cel przedmiotu:
Cele przedmiotu: - Zapoznanie z podstawowymi zagadnieniami elektrodynamiki klasycznej opartej na równaniach Maxwella, - Zapoznanie z podstawowymi własnościami pól elektromagnetycznych. - Zapoznanie z podstawowym zakresami zastosowania rozwiązań równań Maxwella w technice a w szczególności w takich zastosowaniach jak: linie przesyłowe, falowody, rezonatory i anteny. - Uświadomienie wszechobecności pól elektromagnetycznych w otaczającym nas świecie i konieczności brania pod uwagę odziaływań polowych w trakcie projektowania i eksploatacji urządzeń elektronicznych.
Treści kształcenia:
Treści merytoryczne: Przypomnienie podstawowych pojęć z analizy wektorowej w tym operatorów takich jak gradient, diwergencja, rotacja, laplasjan oraz ich interpretacji fizycznych. Równania Maxwella w postaci całkowej i różniczkowej. Rodzaje ośrodków materialnych. Założenia i ograniczenia upraszczające układ równań Maxwella. Równania falowe w dielektryku (bezstratnym / stratnym). Fala płaska. Polaryzacja fali. Straty. Energia magazynowana. Twierdzenie Poyintinga. Bilans energii. Fale w dielektrykach rzeczywistych i w przedowdnikach w tym efekt bnaskórkowy. Fale w specjalnych ośrodkach w tym w plaźmie. Prędkość fazowa i grupowa fali. Warunki brzegowe. Fala padająca prostopadle na granicę ośrodków. Ośrodki uwarstwione. Transformacja impedancji. 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. Jakościowy opis prowadzenia fali w światłowodzie. Ogólne cechy rezonatorów. Rezonatory zbudowane z odcinków linii TEM i falowodów, rozkłady pól, częstotliwość rezonansowa, dobroć. Jakościowy opis dzaiłania rezonatorów dielektrycznych. Potencjały pól w przypadku dynamicznym i quasistatycznym. Dipol Hertza. Podstawowe parametry anten. Podstawowowe typy anten stosowane w praktyce.
Metody oceny:
Pięć ćwiczeń laboratoryjnych ocenianych w skali 0-3 p (w sumie maksymalnie do 15 p). Trzy kolokwia z materiału ćwiczeniowego punktowane w skali 0-9 p (w sumie do 27 p) Egzamin pisemny oceniany będzie w skali 0 - 58 p. Warunki zaliczenia: Warunki zaliczenia są następujące: - co najmniej 8 punktów z laboratoriów, - co najmniej 10 punktów z kolokwiów na ćwiczeniach, - co najmniej 51 punktów w sumie z egzaminu + z ćwiczeń laboratoryjnych + z ćwiczeń rachunkowych.
Egzamin:
tak
Literatura:
1. Tadeusz Morawski, Wojciech Gwarek - "Teoria pola elektromagnetycznego", WNT, 1998 (lub wydania późniejsze) 2. Tadeusz Morawski (praca zbiorowa) - "Zbiór zadań z teorii pola elektromagnetycznego", WNT, 1990 (lub wydania późniejsze) 3. Materiały do wykładu udostępniane studentom przez prowadzących.
Witryna www przedmiotu:
www.elka.pw.edu.pl
Uwagi:
Nie ma specjalnych uwag dodatkowych

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka OT1A_W01
Ma podstawową wiedzę dotyczącą fal elektromagnetycznych, ich opisu matematycznego oraz zasad propagacji.Ma podstawowa wiedzę dotyczącą warunków brzegowych dla pólelektromagnetycznych oraz odbicia fal od granicy ośrodków.
Weryfikacja: Kolokwia, egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W06
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka OT1A_W03, OT1A_W04
Ma podstawową wiedzę dotyczącą prowadnic falowych stosowanych w elektronice wysokich częstotliwości . Ma podstawową wiedzę dotyczącą zasad konstrukcji rezonatorów mikrofalowych. Ma podstawową wiedzę dotyczącą meachnizmów promieniowania fal elektromagnetycznych i podstawowych parametrów anten.
Weryfikacja: Kolokwia, egzamin zaliczenie laboratoriów
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W06, K_W13
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka OT1A_W04
Zapoznał się z przykładowymi programami komputerowymi symulującymi pola elektromagnetyczne. Wie w jakich sytuacjach można zastąpić rozwiązywanie równań Maxwella rozwiązaniami uproszczonymi prowadzącymi do równań obwodowych wykorzystujących pojęcia prądu i napięcia
Weryfikacja: Kolokwia, egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W06, K_W12
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka OT2A_W03
Umie iterpretować podstwowe zjawiska fizyczne z dziedziny elektrodynamiki i fal elektromagnetycznych wykorzystując aparat matematyczny stosowany w równaniach Maxwella. Umie rozróżnić, kiedy można zastosować do zjawisk fizycznych model matematyczny elektrodynamiki klasycznej sformalizowany równaniami Maxwella. Umie określić czy w danym zagadnieniu technicznym można zastować obwodowe pojęcia prądu i napięcia a kiedy trzeba odnosić się bezpośrdnio do rozkładów pola.
Weryfikacja: Kolokwia, egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U01, K_U10
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka OT2A_W04
Umie ocenić głebokości wnikania fal elektromagnetycznych w ośrodki materialne (np. ciało człowieka). Umie obliczyć rezystancje przewodów stosowanych w elektronice z uwzględnieniem efektu naskórkowego. Potrafi określić częstotliwości graniczne dla różnych rodzajów fal w prowadnicach falowych oraz przybliżone rozkłady pola dla najważniejszych praktycznie rodzajów pola. Umie obliczyć częstotliwości drgań własnych w prostych rezonatorach wnękowych oraz przybliżone rozkłady własne pól dla najczęśc
Weryfikacja: laboratoria, kolokwia,egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U10
Powiązane charakterystyki obszarowe: