POLA I FALE ELEKTROMAGNETYCZNE 2. Kod przedmiotu: PiFE 3

Z1-PU7
WYDANIE N1
Strona 1 z 1
KARTA PRZEDMIOTU
(pieczęć wydziału)
1. Nazwa przedmiotu: POLA I FALE ELEKTROMAGNETYCZNE
2. Kod przedmiotu: PiFE
3. Karta przedmiotu ważna od roku akademickiego: 2012/2013
4. Forma kształcenia: studia pierwszego stopnia
5. Forma studiów: studia stacjonarne
6. Kierunek studiów: ELEKTRONIKA I TELEKOMUNIKACJA (WYDZIAŁ AEiI)
7. Profil studiów: ogólnoakademicki
8. Specjalność:
9. Semestr: 3
10. Jednostka prowadząca przedmiot: Instytut Elektroniki, RAu3
11. Prowadzący przedmiot: dr hab. inż. Andrzej Karwowski, prof. w Pol. Śl.
12. Przynależność do grupy przedmiotów:
przedmioty wspólne
13. Status przedmiotu: obowiązkowy
14. Język prowadzenia zajęć: polski
15. Przedmioty wprowadzające oraz wymagania wstępne: Analiza matematyczna, Fizyka. Zakłada
się, że słuchacz ma niezbędne przygotowanie z matematyki (rachunek wektorowy, układy
współrzędnych; elementy teorii pola) i fizyki (elektrostatyka, magnetostatyka, pole przepływowe prądu
stałego)
16. Cel przedmiotu: Celem kształcenia jest dostarczenie studentom podstawowych wiadomości o
zjawiskach elektromagnetycznych (EM) oraz zaznajomienie ich ze sposobami opisu i metodami analizy
pól i fal EM z naciskiem położonym na inżynierskie aspekty tej analizy.
17. Efekty kształcenia:1
Nr
Opis efektu kształcenia
Metoda sprawdzenia
efektu kształcenia
Forma
prowadzenia
zajęć
Ma ogólną, uporządkowaną wiedzę o polu
elektromagnetycznym i zjawiskach falowych ,
podbudowaną teoretycznie stosownymi elementami
teorii pola
Ma wiedzę niezbędną do opisu fal radiowych
kolokwium
wykład
kolokwium
wykład
U1
Rozumie pojęcie pola, potrafi formalnie opisać pole
i umie rozpoznać jego właściwości
Kolokwium
kartkówka
U2
Potrafi opisywać matematycznie fale radiowe oraz
oceniać warunki rozchodzenia się fal w różnych
ośrodkach (bezstratnych, stratnych)
Umie powiązać cechy fali z parametrami jej żródła
(anteny), umie szacować poziom sygnału radiowego
Kolokwium
kartkówka
Wykład
ćwiczenia
tablicowe
Wykład
ćwiczenia
tablicowe
Wykład
ćwiczenia
tablicowe
W1
W2
U3
1
należy wskazać ok. 5 – 8 efektów kształcenia
Kolokwium
kartkówka
Odniesienie
do efektów
dla kierunku
studiów
K1_W02
K1_W04
K1_W02
K1_W04
K1_U01
K1_U07
K1_U01
K1_U07
K1_U01
K1_U07
Z1-PU7
WYDANIE N1
Strona 2 z 2
18. Formy zajęć dydaktycznych i ich wymiar (liczba godzin)
W. 30
Ćw. 15
L.
P.
Sem.
19. Treści kształcenia:
Wykład
Wprowadzenie – elektromagnetyzm, pole, pole fizyczne, przykłady pól skalarnych i wektorowych, pole
elektromagnetyczne, fala elektromagnetyczna, źródła pól, znaczenie i zastosowania pól i fal
elektromagnetycznych, zakresy czestotliwości.
Repetytorium matematyczne – algebra wektorów; ortogonalne układy współrzędnych; pochodne
przestrzenne (gradient, dywergencja, rotacja); całki w polu wektorowym; twierdzenia całkowe GaussaOstrogradskiego i Stokesa.
Repetytorium fizyczne – elektrostatyka, pole przepływowe prądu stałego, statyczne pole magnetyczne
Pola zmienne w czasie; prawo indukcji elektromagnetycznej; równania Maxwella; prąd przesunięcia;
prąd przewodzenia; prąd całkowity; pola przemienne sinusoidalnie; zastępcza zespolona przenikalność
elektryczna; tangens kąta stratności; klasyfikacja ośrodków materialnych.
Płaska fala elektromagnetyczna; własności fali; parametry falowe – współczynnik propagacji,
współczynniki tłumienia i fazy, głębokość wnikania, prędkość fazowa, długość fali, impedancja falowa;
fala w wolnej przestrzeni, fala w ośrodkach o małych i dużych stratach; transport energii – wektor
Poyntinga.
Polaryzacja fali elektromagnetycznej (eliptyczna, kołowa, liniowa); elipsa polaryzacji; współczynnik
osiowy.
Odbicie i załamanie fali płaskiej na granicy ośrodków; prawo Snella; współczynniki Fresnela dla
polaryzacji poziomej i pionowej; kąt Brewstera; całkowite odbicie.
Promieniowanie fal elektromagnetycznych; podstawowe pojęcia, definicje i wielkości charakteryzujące
źródła promieniowania (gęstość strumienia mocy, skuteczna powierzchnia, zysk energetyczny); bilans
łącza radiowego w wolnej przestrzeni.
Ćwiczenia tablicowe
Transformacja współrzędnych punktów i składowych wektorów między układami współrzędnych,
obliczanie pochodnych przestrzennych, całkowanie funkcji wektorowych.
Notacja symboliczna – wyznaczanie zespolonych amplitud pól wektorowych, obliczanie zastępczej
zespolonej przenikalności elektrycznej i tangensa kąta stratności różnych ośrodków/materiałów
Fala TEM – obliczanie parametrów fali w różnych osrodkach
Identyfikacja stanu polaryzacji fali TEM, obliczanie współczynnika osiowego
Ilościowa analiza zjawiska odbicia i załamania fali na granicy ośrodków
Promieniowanie źródła punktowego, bilans łącza radiowego w wolnej przestrzeni – szacowanie
intensywności pola EM w sąsiedztwie źródeł
20. Egzamin:
nie
21. Literatura podstawowa:
1. M. Zahn, Pole elektromagnetyczne, PWN, Warszawa, 1989.
2. J. Szóstka, Fale i anteny, WKiŁ, Warszawa, 2000.
3. T. Morawski, J. Zborowska, Pola i fale elektromagnetyczne. Zbiór zadań, Oficyna Wydawnicza
Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2005.
Z1-PU7
WYDANIE N1
Strona 3 z 3
22. Literatura uzupełniająca:
1. T. Morawski, W. Gwarek, Pola i fale elektromagnetyczne, WNT, Warszawa, 2009.
2. H. Skilling, Fale elektromagnetyczne, PWN, Warszawa,1961.
3. J. D. Kraus, Electromagnetics, McGraw-Hill, 1991.
23. Nakład pracy studenta potrzebny do osiągnięcia efektów kształcenia
Lp.
Forma zajęć
1
Wykład
2
Ćwiczenia
3
Laboratorium
/
4
Projekt
/
5
Seminarium
/
6
Inne
Suma godzin
Liczba godzin
kontaktowych / pracy studenta
30/0
15/30
2/5
47/35
24. Suma wszystkich godzin: 82
25. Liczba punktów ECTS:2 3
26. Liczba punktów ECTS uzyskanych na zajęciach z bezpośrednim udziałem nauczyciela akademickiego 2
27. Liczba punktów ECTS uzyskanych na zajęciach o charakterze praktycznym (laboratoria, projekty) 0
26. Uwagi:
Zatwierdzono:
…………………………….
…………………………………………………
(data i podpis prowadzącego)
(data i podpis dyrektora instytutu/kierownika katedry/
Dyrektora Kolegium Języków Obcych/kierownika lub
dyrektora jednostki międzywydziałowej)
2
1 punkt ECTS – 30 godzin.