Program ,,Laboratorium Podstaw Elektromagnetyzmu” Opis ogólny

Program Rozwojowy Politechniki Warszawskiej, Zadanie 36
Przygotowanie i modernizacja programów studiów oraz materiałów dydaktycznych
na Wydziale Elektrycznym
Program ,,Laboratorium Podstaw Elektromagnetyzmu”
Opis ogólny:
Przedstawiony program jest modyfikacją i unowocześnieniem zajęć prowadzonych obecnie
na trzecim semestrze kierunku Elektrotechnika i, z niewielkimi modyfikacjami, na kierunku
Electrical Engineering. W ramach realizacji projektu zostanie opracowane nowe, autorskie
oprogramowanie wspomagające wykonanie ćwiczeń, a także zrozumienie, interpretację i
opracowanie wyników badań. Oprócz oprogramowania powstaną też nowe instrukcje do
wykonywania ćwiczeń i opracowania wyników pomiarów.
Laboratorium składa się z 6 ćwiczeń. Studenci wykonują ćwiczenia w zespołach
dwuosobowych. Każde ćwiczenie składa się z części eksperymentalnej, w której wykonywane są
symulacje komputerowe i (poza ćwiczeniem nr 6) pomiary rzeczywistego obiektu. Wyniki
pomiarów opracowywane są poza laboratorium przy pomocy dedykowanego oprogramowania.
Efektem opracowania wyników jest sprawozdanie.
Lista i program ćwiczeń:
1. Badanie
pola
przepływowego
prądu
stałego:
opis
matematyczny
i własności fizyczne
○ wyznaczanie (pomiary) potencjału elektrycznego w obiekcie wykonanym z papieru
elektroprzewodzącego
○ symulacje komputerowe (MES i MRS)
○ porównanie i interpretacja wyników badań, wyznaczanie wielkości pochodnych
2. Wyznaczanie pojemności własnych i wzajemnych na przykładzie kabla ekranowanego:
porównanie modelu fizycznego i modelu numerycznego
○ wyznaczanie (pomiary) potencjału elektrycznego w modelu kabla wykonanym z papieru
elektroprzewodzącego
○ symulacja komputerowa pola elektrostatycznego w przekroju kabla
○ porównanie wyników, wyznaczanie pojemności, analiza dokładności
3. Wprowadzenie w tematykę kompatybilności elektromagnetycznej: rodzaje sprzężeń
pomiędzy systemami
○ komputerowa
symulacja pola elektromagnetycznego w otoczeniu przewodu
elektrycznego
○ pomiary sprzężeń między różnymi rodzajami przewodów
○ komputerowe opracowanie pomiarów, porównanie ze wzorami inżynierskimi, analiza
dokładności
4. Badanie zjawiska naskórkowości: weryfikacja modelu numerycznego przez pomiary
rzeczywistego obiektu
○ pomiary rozkładu wektora gęstości prądu (moduł i faza) w przekrojach różnych
przewodów
○ opracowanie wyników pomiarów (wspomagane komputerowo), analiza dokładności,
interpretacja
○ symulacja numeryczna pola elektromagnetycznego w wybranych układach, porównanie
wyników symulacji z wynikami badań
Program Rozwojowy Politechniki Warszawskiej, Zadanie 36
Przygotowanie i modernizacja programów studiów oraz materiałów dydaktycznych
na Wydziale Elektrycznym
5. Zadania odwrotne elektromagnetyzmu: projektowanie optymalnych urządzeń i testowanie
nieniszczące
○ wyznaczanie wrażliwości pomiarów wykonywanych poza modelem (wielkości
obwodowe) na zmiany w wewnętrznej strukturze modelu
○ eksperymentalne wykorzystanie metody Newtona do wyznaczenia optymalnej struktury
wewnętrznej: ocena wpływu dokładności pomiarów na wyniki optymalizacji
○ obserwacja programu do identyfikacji struktury wewnętrznej na podstawie pomiaru pola
na brzegu obiektu (prosty model tomografu impedancyjnego): badanie wpływu
dokładności pomiarów i punktu startowego na wynik identyfikacji
6. Wykorzystanie symulacji komputerowej do projektowania urządzeń elektrycznych:
projektowanie przewodu ekranowanego o zadanych parametrach
○ symulacja pola elektrycznego w przekroju przewodu ekranowanego
○ symulacja pola magnetycznego w przekroju przewodu ekranowanego
○ badanie wpływu wymiarów i materiałów na wielkości polowe
○ projektowanie przewodu o zadanych parametrach elektrycznych