Ηλεκτρομαγνητικά πεδία ΙΙ (Ανοιχτό Μάθημα - Δε συσχετίζεται με τη διδασκαλία ή την εξέταση του μαθήματος)

Σταύρος Κουλουρίδης

Περιγραφή

Σκοπός του μαθήματος είναι η  εισαγωγή στη θεωρία Ηλεκτρομαγνητισμού και η εμβάθυνση στις εξισώσεις Maxwell

 Στόχος του μαθήματος είναι στο τέλος του ο φοιτητής να γνωρίζει/κατανοεί

  • Την έννοια του Μαγνητικού πεδίου, το νόμο Faraday και την έννοια της επαγωγής
  • Tην έννοια της Ηλεκτρεγερτικής Δύναμης
  • Την εξίσωση συνέχειας
  • Τις ολοκληρωτικές και διαφορικές εξισώσεις Maxwell για συνεχή και χρονομεταβαλλόμενα πεδία
  • Την αλληλένδετη ύπαρξη Ηλεκτρικού και Μαγνητικού πεδίου όταν υπάρχει μεταβολή στο χρόνο
  •  Την έννοια του κύματος και τη διάδοση των Ηλεκτρομαγνητικών πεδίων στο χώρο και το χρόνο 
Προστατεύονται όλα τα δικαιώματα
Περιεχόμενο Μαθήματος

Συνεχές μαγνητικό πεδίο:

Νόμος του Ampere και Biot-Savart και η χρήση τους στην επίλυση προβλημάτων. Μαγνητοστατικό Πεδίο στα υλικά - οριακές συνθήκες. Νόμος του Faraday. Δυναμική ενέργεια μαγνητικού πεδίου, ορισμός επαγωγής.

Χρονικά μεταβαλλόμενα πεδία:

Εξισώσεις Maxwell. Ρεύμα μετατόπισης. Εξίσωση κύματος. Εξίσωση διάχυσης. Ενέργεια και ροή ισχύος - Θεώρημα Poynting. Αρμονική χρονική εξάρτηση. Στιγμιαία τιμή και μιγαδική παράσταση. Εξισώσεις Helmholtz.

Κύματα και διάδοση:

Επίπεδα κύματα Διάδοση επίπεδου κύματος σε μονωτικά και αγώγιμα μέσα. Πόλωση επίπεδου κύματος. Επιδερμικό φαινόμενο. Ανάκλαση και διάθλαση επιπέδων κυμάτων. Παράλληλη και κάθετη πόλωση. Νόμος ανάκλασης. Νόμος του Snell. Κρίσιμη γωνία. Ολική ανάκλαση, γωνία Brewster. Κάθετη και πλάγια πρόσπτωση σε αγώγιμα και διηλεκτρικά μέσα. Σταθερές διαδόσεως. Τύποι κυμάτων.

Μαθησιακοί στόχοι

Σκοπός του μαθήματος είναι η ολοκλήρωση στην εισαγωγή στη θεωρία Ηλεκτρομαγνητισμού και η εμβάθυνση στις εξισώσεις Maxwell

 

 Στόχος του μαθήματος είναι στο τέλος του ο φοιτητής να γνωρίζει/κατανοεί

  • Την έννοια του Μαγνητικού πεδίου, το νόμο Faraday και την έννοια της επαγωγής
  • Το θεώρημα Ohm και την έννοια της Ηλεκτρεγερτικής Δύναμης
  • Την εξίσωση συνέχειας
  • Τις ολοκληρωτικές και διαφορικές εξισώσεις Maxwell για συνεχή και χρονομεταβαλλόμενα πεδία
  • Την αλληλένδετη ύπαρξη Ηλεκτρικού και Μαγνητικού πεδίου όταν υπάρχει μεταβολή στο χρόνο

Την έννοια του κύματος και τη διάδοση των Ηλεκτρομαγνητικών πεδίων στο χώρο και το χρόνο

Προαπαιτούμενα

Ηλεκτρομαγνητικά Πεδία Ι, Διαφορικές και Oλοκληρωτικές εξισώσεις, Διανυσματικός Λογισμός.

Βιβλιογραφία
Μέθοδοι αξιολόγησης

Προαιρετικές πρόοδο

Project που δίνει πρόσθετη μονάδα

Τελική γραπτή εξέταση

Μέθοδοι διδασκαλίας

Παραδόσεις στον πίνακα με υποβοήθηση από διαφάνειες/σημειώσεις

Λύσεις παραδειγμάτων από το διδάσκοντα στον πίνακα. Προαιρετική επίλυση ασκήσεων από τους φοιτητές.

Προαιρετική αντιμετώπιση προβλήματος σχεδίασης/κατασκευής απλών διατάξεων (π.χ. κινητήρας)

Ενότητες

Ιστορική Περιγραφή

Συμβολισμοί, Μονάδες

Ορισμός Δυναμικού Πεδίου

Ηλεκτρικό Πεδίο

Μαγνητικό Πεδίο

Στατικά και δυναμικά Πεδία

Περιγραφή κύματος

Ροή Φορτίων. 

Ορισμός Χωρικού και Επιφανειακού ρεύματος

Ηλεκτρική Αντίσταση

Νόμος Ohm

Διατάξεις χαλάρωσης

Αγωγοί-Ιδιότητες

Εισαγωγή

Μαγνητικές Δυνάμεις  και Ροπές

Νόμος Biot-Savart. Παραδείγματα εφαρμογής

Νόμος Ampere. Περιοχές εφαρμογής

Απειρα σωληνοειδή

Άπειρες Επιφάνειες

Δακτυλιοειδή πηνία

Μαγνητικό διανυσματικό δυναμικό

Οριακές Συνθήκες

Ηλεκτρικό Πεδίο

Μαγνητικό Πεδίο

Μαγνητική ροπή

Είδος Μαγνητικών Υλικών

Διαμαγνητικά

Παραμαγνητικά

Σιδηρομαγνητικά

Μαγνήτιση

Μοντέλο δέσμιων ρευμάτων

Μαγνητική Επιδεκτικότητα και Διαπερατότητα

Καμπύλες φόρτισης

Πεπλεγμένη Μαγνητική Ροή

Αυτεπαγωγή

Αμοιβαία Επαγωγή

Ενέργεια Μαγνητικού Πεδίου

Ηλεκτρομαγνητική Επαγωγή

Κινούμενη αγώγιμη ράβδος μέσα σε μαγνητικό πεδίο

Κίνηση αγώγιμου βρόχου σε χρονικά αμετάβλητο πεδίο

Κίνηση αγώγιμου βρόχου σε χρονικά μεταβαλλόμενο πεδίο

Περιγραφή και "χτίσιμο" εξισώσεων Maxwell

Ηλεκτρομαγνητική Δύναμη

Ηλεκτρομαγνητική Ισχύς και Poynting

Εξίσωση Συνέχειας

Καταστατικές Εξισώσεις

Οριακές Συνθήκες

Ρεύμα μετατόπισης

Μιγαδική μορφή εξισώσεων

Εξίσωση κύματος

Θεώρημα Poynting

Διάνυσμα Poynting

Ηλεκτρομαγνητικά δυναμικά

Εξισώσεις Μονοχρωματικού Επίπεδου Κύματος

Φασική ταχύτητα, σταθερά φάσης, μήκος κύματος, εμπέδηση

Διαδιδόμενη ισχύς

Μέσα χωρίς απώλειες

Μέσα με απώλειες

Πόλωση επίπεδο κύματος

Γραμμική Πόλωση

Κυκλική Πόλωση

Ελλειπτική Πόλωση

Τυχαία Διάδοση στο χώρο 

Ανάκλαση σε χώρο χωρίς απώλειες

Αναλοίωτο συχνότητας

Επίπεδο Πρόσπτωσης

Νόμος Snell

Εξισώσεις Fresnel

Ανάκλαση και διάδοση Ισχύος

Ενεργειακοί συντελεστές

Κάθετη πρόσπτωση

Σε μέσο με απώλειες

Σε τέλειο αγωγό

Σε διηλεκτρική πλάκα

Ανοικτό Ακαδ. Μάθημα

Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα
Επίπεδο: A-

Αρ. Επισκέψεων :  9969
Αρ. Προβολών :  34656

Ημερολόγιο