Anvendt elektromagnetisme
Overordnede kursusmål
Formålet med kurset er at give en introduktion til elektromagnetisme, således at de grundlæggende love der i kurset anvendes på idealiserede specialtilfælde, kan benyttes til at estimere opførslen af mere realistiske systemer inden for elektroteknik. Udover den klassiske elektromagnetisme skal studerende kunne regne på simple transmissionslinjekredsløb, som er vigtige fx. indenfor højhastighed-digital elektronik og mikrobølgeteknik. Derudover trænes samspillet mellem teoretiske overvejelser, kvantitative udregninger vha. computer programmer såsom Matlab/Python, samt måling i laboratoriet vha. standard instrumenter såsom fx oscilloskop, signalgenerator og netværksanalysator. Endelig tænkes kurset som det første af en række for studerende som planlægger en karriere indenfor RF systemer, antenneteknik og mikrobølgedesign.
See course description in English
Læringsmål
- Analysere og evaluere styret og ustyret elektromagnetiske bølgeudbredelse.
- Anvende transmissionslinjeteori til at designe basale kredsløb.
- Anvende elektrostatik-, magnetostatik- og induktionslove til at analysere forenklede konfigurationer af ladninger, ledere, dielektrikum og magnetiske materialer.
- Bruge deduktiv og induktiv ræsonnement i analyser af elektromagnetiske systemer.
- Forklare og anvende vektoroperatorer på skalar- og vektorfelter i rektangulære, cylindriske og sfæriske koordinatsystemer.
- Samle transmissionsledningskredsløb og bruge vektornetværksanalysatorer til at vurdere dem.
- Relatere eksperimentelle observationer til teori.
- Brug elektromagnetisk terminologi.
Kursusindhold
– Maxwells ligninger
– Bølger og fasorer, frekvens, bølgetal, dæmpningskonstant, udbredelseskonstant.
– Transmissionslinier, transmissionslinie parametre (R’, L’, G’, C’), telegrafligningerne, karakteristisk impedans, refleksionskoefficient, transmissionskoefficient, standbølgeforhold, indgangsimpedans, effektflow, Smith kort, impedanstilpasning, kvartbølgetransformer, stubtilpasning.
– Koaksialkabel, to-tråds transmissionslinie, mikrostrip transmissionslinie.
– Plane bølger, intrinsisk impedans, udbredelseskonstant, linear, cirkulær, og elliptisk polarisation, refleksionskoefficient, parallel og vinkelret polarisation, Fresnel refleksionskoefficienter, Brewster vinkel, Poyntings vektor og power flow.
– Vektor analyse, gradient, divergens, rotation, cylinderkoordinater, kuglekoordinater.
– Elektrostatik, elektriske feltstørrelser, ladning og ladningstæthed, dielektricitetskonstant, Coulombs lov, Gauss’ lov, (elektrisk) potential, perfekte ledere, ledere med tab, isolatorer (dielektrika), polarisering, grænsebetingelser, kapacitans.
– Magnetostatik, magnetiske feltstørrelser, Biot-Savarts lov, Gauss lov for magnetiske felter, magnetiske materialer og permeabilitet, grænsebetingelser.
– Induktion, Faradays lov, Lenz’ lov, selvinduktans, gensidig induktans.
– Laboratoriemålinger, oscilloskop, signalgenerator, netværksanalysator.
– Matlab.
Undervisningsform
Klasseundervisning, grupperegning, laboratorieøvelser og hjemmeafleveringer.
Fakultet
Bemærkninger
For studerende med studiestart i februar er den vejledende placering i 4. (og ikke i 3.) semester. Læringsmålet om anvendelsen af såvel dansk som engelsk elektrotekniske terminologi skyldes kursets centrale position i Elektroteknologi-uddannelsen. Dansktalende studerende skal tilegne sig såvel den danske som den engelske elektrotekniske terminologi, mens ikke-dansktalende studerende skal tilegne sig den engelske elektrotekniske terminologi.
E-learning anvendes i form af on-line quizz (home assignments), web-based tools og digital eksamen.
Dette kursus giver eleverne kompetencer, der er relevante for FN’s Verdensmål, især #9 (Industri, innovation og infrastruktur) #12 (Ansvarligt forbrug og produktion), #13 (Klimaindsats), #14 (Livet i havet) og #15 (Livet på land).