EMGU

Předmět: Elektřina a magnetismus

Katedra/Zkratka: KEF/EMGU

Rok: 2021 2022

Garant: 'doc. RNDr. Roman Kubínek, CSc.'

Anotace: Hlavním výukovým cílem tohoto modulu je pochopení elektrických a magnetických jevů a jejich vzájemné souvislosti. Důležité budou rovněž jejich aplikace v ostatních fyzikálních disciplínách v podobě jediného elektromagnetického pole nebo dílčích elektrických a magnetických jevů. Studenti by rovněž měli být schopni porozumět mezipředmětovým vazbám, zejména na chemii a biologii.

Přehled látky:
1. Elektrostatické pole ve vakuu - základní pojmy a zákony. Zákon Coulombův a jeho aplikace, princip superpozice. Popis elektrostatického pole, intenzita, el. potenciál. Gaussova elektrostatická věta a její aplikace. Potenciální energie náboje v el. poli, elektrický potenciál, výpočet el. potenciálu. Elektrické pole od nabitého vodiče, rozložení náboje na povrchu nabi-tého vodiče, elektrostatická indukce. Kapacita osamoceného vodiče. kondenzátory, spojování kondenzátorů. 2. Elektrostatické pole v dielektriku - polarizace dielektrika, vektor polarizace, die-lektrická susceptibilita a relativní permitivita. Vektor elektrické indukce, zobecněná Gaussova věta. Vektory E a D na rozhraní dvou dielektrik. Dielektrické materiály a jejich využití. Ener-gie elektrostatického pole. Elektrostatické měřicí přístroje. 3. Ustálený elektrický proud - druhy proudu, velikost proudu, hustota proudu. Rov-nice kontinuity a I. Kirchhoffův zákon. Ohmův zákon, odpor vodiče, spojování rezistorů. Práce a výkon elektrického proudu. Závislost odporu na teplotě, supravodivost, nelineární vodiče. Obvod se zdrojem EMN. Zdroj proudu. II. Kirchhoffův zákon, řešení elektrických sítí. Regula-ce proudu a napětí. Měření základních elektrických veličin. Kontaktní rozdíl potenciálů, termo-elektrické jevy. Vedení elektrického proudu v polovodičích, ve vakuu, v plynech a v elektro-lytech. 4. Stacionární magnetické pole - základní magnetické jevy, zákon Biottův - Savartův - Laplaceův, Lorentzova síla. Výpočet magn. polí. Pohyb nabitých částic v magn. a el. poli. Magnetický indukční tok, Ampérův zákon celkového proudu. Působení magnetického pole na vodiče s proudem. El. měřicí přístroje. Silové působení mezi dvěma vodiči s proudem, definice ampéru. 5. Magnetické pole v látkovém prostředí - látky diamagnetické, paramagnetické a fe-romagnetické. Vektor magnetizace a magnetické polarizace. Magnetický obvod. 6. Nestacionární elektromagnetické pole - Faradayův zákon elektromagnetické in-dukce, vzájemná indukce, vlastní indukce. Vířivé proudy. Energie magnetického pole. Pře-chodné jevy v obvodech RL a RC. Vznik střídavého proudu. 7. Základní charakteristiky střídavého proudu a napětí - dvojpóly R, L, C v obvo-du střídavého proudu, impedance a admitance. Práce a výkon střídavého proudu. Fázory. Séri-ový a paralelní obvod RLC, řešení pomocí fázorů. Symbolická komplexní metoda. 8. Elektrické stroje - transformátory, generátory a elektromotory. Třífázový elektrický proud, točivé magnetické pole, třífázové elektromotory. 9. Elektromagnetické kmity a vlny - tlumené kmity v RLC obvodu, netlumené kmity - oscilátory, vynucené kmity v el. obvodech, vázané obvody. Vysokofrekvenční proudy. Obvo-dy s rozloženými parametry, Lecherovo vedení, půlvlnný dipól, antény. Elektromagnetické vlny a jejich vlastnosti, šíření elmag. vln. Maxwellovy rovnice pro nestacionární elektromagnetické pole. Praktikum: Prvky ve stacionárních obvodech - chování rezistorů, kondenzátorů a cívek; metody řešení obvodů, odporové můstky Prvky ve střídavých obvodech - chování rezistorů, kondenzátorů a cívek; měření kapacit, řešení obvodů a princip superpozice Nelineární a řízené prvky - charakteristiky varistorů, termistorů, diod a žárovek; přechodové odpory Základní vlastnosti RLC obvodů - napětí na jednotlivých prvcích, proudy v obvodech, výkony ve střídavých obvodech; simulační programy Práce s osciloskopem - základní obsluha osciloskopu, charakteristiky signálů, True RMS hodnoty, Lissajusovy obrazce a měření fázových posuvů Magnetický obvod a magnetické křivky - měření hysterezní křivek, transformátory, výkonové ztráty v magnetických obvodech Teplotní závislosti elektrických parametrů Elektromagnetická indukce a magnetické pole cívek Elektrostatika - deskový kondenzátor a elektrolytická vana

Návod do praktik (PDF 2,3 MiB)

Otázky ke zkoušce(DOC 44 kiB)