POLA I FALE ELEKTROMAGNETYCZNE 2. Kod przedmiotu: PiFE 3
Transkrypt
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.