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
SkoleSkolen for Informations- og Kommunikationsteknologi