Elektromagnetisme

2018/2019

Forudsætninger/Anbefalede forudsætninger for at deltage i modulet

Modulet bygger videre på viden opnået i grundlæggende kredsløbsteori, AC-kredsløbsteori, vektoranalyse (svarende til kurserne BIE1, Kredsløbsteori og dynamiske systemer

Modulets indhold, forløb og pædagogik

Formål:

  • At lære de studerende teorien om elektriske og magnetiske og relaterede felter samt anvendelsen af disse teorier indenfor elektroteknikken.
  • At lære de studerende teorien om transmissionsledninger samt om grundlæggende dynamisk feltteori, herunder udbredelse af plan elektromagnetiske bølge i forskellige medier. Desuden inddrages også anvendelsen af teorierne
  • At lære de studerende EMC-begrebet samt praksis i forbindelse med dette fagområde.

Læringsmål

Viden

  • elektriske og magnetiske størrelser og tilhørende enheder
  • definitioner af elektriske og magnetiske felter
  • Coulombs lov, Biot-Savarts lov, AmpŠres lov, Faradays lov,
  • Gausses sætning for elektriske ladninger
  • energi i elektriske og magnetiske felter
  • kapacitet, selvinduktion, gensidig induktion
  • ferromagnetiske materialer
  • magnetiske kredsløb
  • det elektrodynamiske princip
  • momenter på strømførende sløjfer i magnetfelter
  • Lorentz-kreaften, Laplaces lov, Ohms lov
  • telegrafligningerne for et kabel
  • bølgeligningen
  • refleksioner opg terminering
  • løsning af bølgeligningen i tidsdomænet
  • løsning for sinusoidale signaler
  • anvendelse af kompleks symbolsk notation
  • forskellige kabelmodeller: tabsfri, kabler med tab, forvrængningsfri oa.
  • beregning af kabeltab
  • effektudbredelse på kabler
  • refleksionstilpasning
  • Smithkortet
  • enkeltstubtilpasning
  • kvartbølgetransformeren
  • Maxwells ligninger
  • løsning til Maxwells ligninger
  • udbredelse af plan elektromagnetisk bølge
  • transmissionledningsanalogi
  • udbredelse i medier med tab
  • afskærmming
  • indtrængningsdybde, strømfortrængning
  • modeller for medier
  • tabsvinkel
  • regning over grænser
  • effektudbredelse
  • skråt indfaldende bølge
  • EMC-begrebet
  • EMC-regulativer
  • kablers koblingsimpedans
  • skærmkablers knækfrekvens
  • skærmede kablers egenskaber
  • afkobling
  • afskærmningsprincipper
  • udstråling af felter fra forskellige kilder
  • felttyper, nærfelt, fjernfelt, elektrisk og magnetisk
  • EMC-filtre, ferritperler
  • lysnetfiltre
  • stelningsstrategier
  • Strømforsyningsstrategier
  • EMC i forbindelse digitale kredsløb
  • sprektre for firkantsignaler

Færdigheder

  • at beregne elektriske feltmønstre ud fra en ladningsfordeling
  • at beregne det magnetiske felt omkring strømførende ledere
  • at beregne kræfter i elektriske og magnetiske felter
  • at beregne den oplagrede energi i spoler og kondensatorer
  • at opstille et magnetisk kredsløbsdiagram og beregne størrelserne
  • at foretage beregninger på den generiske elektrodynamiske model
  • at beregne momenter på strømførende sløjfer i magnetfelter
  • at omregne mellem primære og sekundære konstanter for et kabel
  • at beregne refleksioner i tidsdomænet på en transmissionsledningsopstilling
  • at beregne generaliseret impedans og refleksionskoefficient på et kabel
  • at foretage en enkeltstubtilpasning
  • at foretage tilpasning med en kvartbølgetransformator
  • at beregne spændinger og strømme hen over en grænse mellem forskellige kabler
  • at beregne elektriske og magnetiske felter over en grænseflade mellem medier
  • at foretage et modelvalg for medier ud fra tabsvinkel
  • at beregne elektriske og magnetiske felter for en skråt indfaldende bølge
  • at beregne knækfrekvensen for et skærmkabel
  • at beregne indhyllingskurven for spektret for et firkantsignal
  • at beregne nærfeltsgrænsen for elektriske og magnetiske felter
  • at beregne skærmeffektiviteten for et givet signal og en given skærm

Kompetencer

  • at bestemme størrelse og retning for elektriske og magnetiske statiske felter ud fra en given konfiguration af ladninger og strømførende ledere
  • at opstille et magnetisk diagram for en given konfiguration og bestemme de relevante størrelser samt foretage beregninger af signalerne
  • at bestemme kræfter og momenter i magnetiske opstillinger
  • at foretage beregninger af affekter og energier i reaktive komponenter og i elektriske og magnetiske filter
  • at kunne fremstille et reflektionsdiagram og anvende det til at finde løsningen i tidsdomænet for en transmissionsledningsopstilling
  • at kunne foretage beregninger for kabler med sinusoidale signaler herunder også under anvendelse af Smithkortet
  • at kunne foretage en enkeltstubstilpasning vha Smithkortet
  • at opstille en model til beregning af feltudbredelse i sammensatte medier af forskellig beskaffenhed (regning over grænser)
  • at foretage effektberegninger på signaler på kabler
  • at foretage effektberegninger på felter, der udbreder sig i medier
  • at foretage en fornuftig vurdering af de forhold, der har indflydelse på et apparats EMC-egenskaber
  • at danne sig et overblik over hvilke EMC-regulativer, der er relevante i forbindelse med apparatkonstruktion
  • at foretage simple EMC-tests på apparater

Undervisningsform

Forelæsninger, opgaveregning, workshops, selvstudie

Eksamen

Prøver

Prøvens navnElektromagnetisme
Prøveform
Skriftlig eller mundtlig
ECTS5
Bedømmelsesform7-trins-skala
CensurIntern prøve
VurderingskriterierSom angivet i Fællesbestemmelser for uddannelser
http:/​/​www.tech.aau.dk/​uddannelse/​Studieadministration/​

Fakta om modulet

Engelsk titelElectromagnetism
ModulkodeESNEITB3K3
ModultypeKursus
Varighed1 semester
SemesterEfterår
ECTS5
TompladsJa
UndervisningsstedCampus Aalborg
Modulansvarlig

Organisation

StudienævnStudienævnet for Elektronik og IT
FakultetDet Tekniske Fakultet for IT og Design