Ηλεκτρομαγνητικό Πεδίο ΙΙ

Πληροφορίες Μαθήματος
ΤίτλοςΗλεκτρομαγνητικό Πεδίο ΙΙ / Electromagnetic Field II
Κωδικός018
ΣχολήΠολυτεχνική
ΤμήμαΗλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
Κύκλος / Επίπεδο1ος / Προπτυχιακό
Περίοδος ΔιδασκαλίαςΕαρινή
Υπεύθυνος/ηΧρήστος Αντωνόπουλος
ΚοινόΌχι
ΚατάστασηΕνεργό
Course ID600000966

Πρόγραμμα Σπουδών: Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

Εγγεγραμμένοι φοιτητές: 245
ΚατεύθυνσηΤύπος ΠαρακολούθησηςΕξάμηνοΈτοςECTS
ΚΟΡΜΟΣΥποχρεωτικό426

Πληροφορίες Τάξης
ΤίτλοςΗλεκτρομαγνητικό Πεδίο ΙΙ
Ακαδημαϊκό Έτος2017 – 2018
Περίοδος ΤάξηςΕαρινή
Διδάσκοντες μέλη ΔΕΠ
Class ID
600111248

Πρόγραμμα Τάξης

ΚτίριοΠολυτεχνείο (πτέρυγα Γ)
ΌροφοςΌροφος 1
ΑίθουσαΑ1 (8)
ΗμερολόγιοΠαρασκευή 09:00 έως 11:00
ΚτίριοΠολυτεχνείο (πτέρυγα Γ)
ΌροφοςΌροφος 1
ΑίθουσαΑ1 (8)
ΗμερολόγιοΤετάρτη 16:00 έως 18:00
Τύπος Μαθήματος
  • Υποβάθρου
  • Επιστημονικής Περιοχής
Κατηγορία Μαθήματος
Ειδικού Υποβάθρου / Κορμού
Ηλεκτρονική Διάθεση Μαθήματος
Erasmus
Το μάθημα προσφέρεται και σε φοιτητές προγραμμάτων ανταλλαγής.
Γλώσσα Διδασκαλίας
  • Ελληνικά (Διδασκαλία, Εξέταση)
Μαθησιακά Αποτελέσματα
Κατανόηση του φαινομένου της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, της συμπεριφοράς των μαγνητικών υλικών, των χρονικά μεταβαλλόμενων ηλεκτρομαγνητικών πεδίων, των εξισώσεων του Maxwell, της διάδοσης επίπεδων ομοιόμορφων ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, του φαινομένου της ανάκαλσης/διάθλασης με βάση το μακροσκοπικό μοντέλο του κλασικού ηλεκτρομαγνητισμού. Ειδικότερα: 1. Κατανόηση της επαγώμενης ηλεκτρεγερτικής δύναμης, της αμοιβαίας επαγωγής και αυτεπαγωγής. Εισαγωγή σε χρονικά μεταβαλλόμενα μαγνητικά πεδία και δυναμικά. 2. Μελέτη και κατανόηση του μακροσκοπικού μοντέλου περιγραφής των μαγνητικών υλικών, της καμπύλης μαγνήτισης και των μαγνητικών κυκλωμάτων. 3. Xρονικό μεταβαλλόμενο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο και εξισώσεις Maxwell. Καταστατικές εξισώσεις και οριακές συνθήκες. Γενική μορφή των πηγών στο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο. Ηλεκτρομαγνητικά δυναμικά και συνθήκη Lorentz. 4. Διάδοση ηλεκτρομαγνητικού κύματος και εξαγωγή της κυματικής εξίσωσης και της εξίσωσης διάχυσης. Ισχύς στο χρονικά μεταβαλλόμενο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο. Θεώρημα και διάνυσμα Poynting. 5. Ορισμός του επίπεδου ομοιόμορφου κύματος (ΕΟΚ): φυσική σημασία και γενική περίπτωση. Στιγμιαία τιμή και μιγαδική παράσταση (φασιθέτες) μεγεθών του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου με αρμονική χρονική μεταβολή. Διάδοση ΕΟΚ σε διηλεκτρικά και (τέλεια ή μη) αγώγιμα μέσα. Πόλωση: ορισμός και είδη. Φασική ταχύτητα, μήκος κύματος και ταχύτητα ομάδας. 6. Πυκνότητα ισχύος, διάνυσμα και θεώρημα Poynting, ισχύς απωλειών και αποθηκευμένη ενέργεια ΕΟΚ. Διάδοση κύματος σε τυχαία διεύθυνση. Πρόσπτωση ΕΟΚ σε επίπεδα ομογενή μέσα. 7. Κάθετη/πλάγια πρόσπτωση κύματος παράλληλης/κάθετης πόλωσης σε διάφορα μέσα. Ανάκαλση και διάθλαση: διατύπωση βασικών νόμων και υπολογισμών συντελεστών μέσω των εξισώσεων Fresnel. Κρίσιμη γωνία. Ιδιότητες επίπεδου μη ομοιόμορφου κύματος και ολική ανάκλαση.
Γενικές Ικανότητες
  • Εφαρμογή της γνώσης στην πράξη
  • Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών
  • Προσαρμογή σε νέες καταστάσεις
  • Αυτόνομη εργασία
  • Εργασία σε διεπιστημονικό περιβάλλον
  • Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης
Περιεχόμενο Μαθήματος
Ηλεκτρομαγνητική επαγωγή: Νόμος του Faraday. Επαγώμενη ηλεκτρεγερτική δύναμη. Αμοιβαία επαγωγή. Ενέργεια και επαγώμενα ρεύματα. Μαγνητικά υλικά: Μαγνήτιση και μαγνητική διαπερατότητα. Φερρομαγνητικά υλικά. Καμπύλη μαγνήτισης. Βρόχος και απώλειες υστέρησης. Μαγνητικά κυκλώματα. Νόμοι του Kirchoff σε μαγνητικά κυκλώματα. Μη γραμμικά μαγνητικά κυκλώματα. Ενέργεια και συνάμεις σε μαγνητικό κύκλωμα. Ηλεκτρομαγνητικό πεδίο: Χρονικά μεταβαλλόμενο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο. Εξισώσεις Maxwell. Καταστατικές εξισώσεις. Οριακές συνθήκες. Ρεύμα αγωγιμότητας και μετατόπισης. Συνθήκη Lorentz. Γενική κυματική εξίσωση. Εξίσωση διάχυσης. Χρονική αρμονική μεταβολή. Στιγμιαίες τιμές και μιγαδική αναπαράσταση μεγεθών του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου. Εξίσωση Helmholtz. Βαθμωτό ηλεκτρικό και διανυσματικό μαγνητικό δυναμικό. Διάνυσμα και θεώρημα Poynting. Επίπεδο ομοιόμορφο κύμα: Ορισμός και προέλευση. Διάδοση επίπεδου κύματος σε με μέσα με/χωρίς απώλειες. Πόλωση. Διαδιδόμενη ισχύς. Διάδοση σε τυχάια διεύθυνση. Φασική ταχύτητα και ταχύτητα ομάδας. Ανάκλαση και διάθλαση επίπεδου κύματος: Ορισμοί. Προσπίπτον κύμα. Παράλληλη και κάθετη πόλωση. Νόμος του Snell. Εξισώσεις Fresnel. Γωνία Brewster και κρίσιμη γωνία. Ολική ανάκαλση. Μη ομογενή κύματα. Ενεργειακοί συντελεστές ανάκλασης και διάθλασης. Κάθετη και πλάγια πρόσπτωση σε τέλειους αγωγούς και διηλεκτρικά.
Λέξεις Κλειδιά
Ηλεκτρομαγνητισμός, Χρονικά μεταβαλλόμενα ηλεκτρομαγνητικά πεδία, Θεωρητική ηλεκτροτεχνία
Τύποι Εκπαιδευτικού Υλικού
  • Σημειώσεις
  • Βιβλίο
Χρήση Τεχνολογιών Πληροφορίας και Επικοινωνιών
Χρήση Τ.Π.Ε.
  • Χρήση Τ.Π.Ε. στη Διδασκαλία
Οργάνωση Μαθήματος
ΔραστηριότητεςΦόρτος ΕργασίαςECTSΑτομικάΟμαδικάErasmus
Διαλέξεις722,4
Φροντιστήριο331,1
Εξετάσεις752,5
Σύνολο1806
Αξιολόγηση Φοιτητών
Περιγραφή
Γραπτή εξέταση (διάρκεια 180 λεπτά)
Μέθοδοι Αξιολόγησης Φοιτητών
  • Γραπτή Εξέταση με Επίλυση Προβλημάτων (Διαμορφωτική, Συμπερασματική)
Βιβλιογραφία
Βιβλιογραφία μαθήματος (Εύδοξος)
1. Θ. Δ. Τσιμπούκης, Εφαρμοσμένος Ηλεκτρομαγνητισμός, Εκδότης: Θεόδωρος Τσιμπούκης, Θεσσαλονίκη, 2012 (ISBN: 978-960-93-3701-4). 2. J. A. Edminister, Ηλεκτρομαγνητική Θεωρία, ΕΣΠΙ ΕΚΔΟΤΙΚΗ Εταιρεία Περιορισμένης Ευθύνης, Αθήνα, 1998 (ISBN: 960-7610-07-5). 3. Ο. Καλογήρου, Ι. Μ. Κυπριανίδης, και Κ. Γ. Μελίδης, Ασκήσεις και Προβλήματα Ηλεκτρισμού-Μαγνητισμού, Χριστίνα και Βασιλική Κορδαλή Ο.Ε., Θεσσαλονίκη, 2011 (ISBN: 978-960-357-098-1). 4. Ι. Ρουμελιώτης και Ι. Τσαλαμέγκας, Ηλεκτρομαγνητικά Πεδία, Τόμος Α, Εκδόσεις Α. Τζιόλα & Υιοί Α.Ε., Θεσσαλονίκη, 2010 (ISBN: 978-960-418-214-5). 5. Ι. Λ. Βομβορίδης, Ηλεκτρομαγνητικά Πεδία, Μέρος Α, Εκδότης: Καλαμαρά Έλλη, Αθήνα, 2009 (ISBN: 978-960-7888-94-5).
Επιπρόσθετη βιβλιογραφία για μελέτη
1. J. G. Van Bladel, Electromagnetic Fields, 2nd edition, Wiley-IEEE Press, 2007. 2. R. E. Collin, Field Theory of Guided Waves, 2nd edition, Wiley-IEEE Press, 1990. 3. J. R. Jackson, Classical Electrodynamics, 3rd edition, Wiley, 1998.
Τελευταία Επικαιροποίηση
20-11-2015