Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Elektryczny - Elektrotechnika (S1)

Sylabus przedmiotu Elektromagnetyzm:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów Elektrotechnika
Forma studiów studia stacjonarne Poziom pierwszego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta inżynier
Obszary studiów nauki techniczne, studia inżynierskie
Profil ogólnoakademicki
Moduł —
Przedmiot Elektromagnetyzm
Specjalność przedmiot wspólny
Jednostka prowadząca Katedra Elektrotechniki Teoretycznej i Informatyki
Nauczyciel odpowiedzialny Stanisław Gratkowski <Stanislaw.Gratkowski@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele Krzysztof Stawicki <Krzysztof.Stawicki@zut.edu.pl>
ECTS (planowane) 6,0 ECTS (formy) 6,0
Forma zaliczenia egzamin Język polski
Blok obieralny — Grupa obieralna —

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
laboratoriaL3 30 3,00,38zaliczenie
wykładyW3 30 3,00,62egzamin

Wymagania wstępne

KODWymaganie wstępne
W-1Zaliczenie przedmiotów: Matematyka, Fizyka, Podstawy elektrotechniki, Metody matematyczne w elektrotechnice.

Cele przedmiotu

KODCel modułu/przedmiotu
C-1Zdobycie umiejętności tworzenia modeli matematycznych opisujących różnorodne zagadnienia pola elektromagnetycznego oraz rozwiązywania tych modeli metodami analitycznymi i numerycznymi z wykorzystaniem programów Matlab i Comsol.

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KODTreść programowaGodziny
laboratoria
T-L-1Obliczanie pól elektrostatycznych.2
T-L-2Linia dwuprzewodowa.2
T-L-3Linia dwuprzewodowa - obliczenia metodą elementów skończonych.2
T-L-4Obliczanie pojemności kondensatora płaskiego.2
T-L-5Prawo przepływu.2
T-L-6Prawo przepływu - obliczenia metodą elementów skończonych.2
T-L-7Pole magnetyczne przewodnika z prądem.2
T-L-8Pole magnetyczne cylindrycznej cewki bez rdzenia.2
T-L-9Elektromagnes z rdzeniem ferromagnetycznym.4
T-L-10Analiza rozproszenia żłobkowego.2
T-L-11Zjawisko naskórkowości i efekt zbliżenia.4
T-L-12Indukcja elektromagnetyczna.2
T-L-13Przetwornik wiroprądowy.2
30
wykłady
T-W-1Podstawowe równania elektromagnetyzmu. Rys historyczny.1
T-W-2Linie długie.5
T-W-3Elektrostatyka: równania w swobodnej przestrzeni, prawo Coulomba, prawo Gaussa i zastosowania, potencjał elektryczny, przewodniki i dielektryki w polu elektrostatycznym, warunki brzegowe i warunki ciągłości, pojemności i kondensatory, energia i siły.6
T-W-4Stałe prądy elektryczne: gęstość prądu i różniczkowe prawo Ohma, równanie ciągłości, prawo Joule’a, warunki ciągłości pola, rezystancja przejścia, uziomy.2
T-W-5Magnetostatyka: równania w swobodnej przestrzeni, wektorowy potencjał magnetyczny, prawo Biota-Savarta, dipol magnetyczny, wektor magnetyzacji, materiały magnetyczne, warunki ciągłości pola, indukcyjność własna i wzajemna, energia, siły i momenty.6
T-W-6Pola zmienne w czasie: prawo Faradaya indukcji elektromagnetycznej, równania Maxwella, warunki brzegowe i warunki ciągłości pola, potencjały, równania falowe, pola harmoniczne, płaska fala elektromagnetyczna, fala płaska w ośrodku stratnym, przepływ energii elektromagnetycznej i wektor Poyntinga.10
30

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
laboratoria
A-L-1Uczestnictwo w zajęciach.30
A-L-2Przygotowanie do zajęć.30
A-L-3Opracowanie sprawozdań z wykonanych ćwiczeń laboratoryjnych.30
90
wykłady
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach.30
A-W-2Samodzielne studiowanie literatury.50
A-W-3Przygotowanie do egzaminu.10
90

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KODMetoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1Wykład informacyjny.
M-2Wykład problemowy.
M-3Pokaz.
M-4Ćwiczenia laboratoryjne z użyciem komputera. Wykorzystanie pogramów Matlab i Comsol Multiphysics do rozwiązywania zagadnień pola elektromagnetycznego.

Sposoby oceny

KODSposób oceny
S-1Ocena formująca: Sprawdziany przed rozpoczęciem każdego ćwiczenia laboratoryjnego.
S-2Ocena formująca: Sprawozdanie z wykonanego ćwiczenia.
S-3Ocena podsumowująca: Egzamin.

Zamierzone efekty kształcenia - wiedza

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
EL_1A_C08_W01
Ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę niezbędną do opisu i analizy pola elektromagnetycznego umożliwiającą zrozumienie podstawowych zjawisk fizycznych występujących w elementach i układach elektrycznych oraz ich otoczeniu.		EL_1A_W01, EL_1A_W03——C-1T-W-1, T-W-2, T-W-3, T-W-6, T-W-5, T-W-4, T-L-7, T-L-4, T-L-2, T-L-9, T-L-11, T-L-13, T-L-12M-1, M-4, M-2, M-3S-3, S-1

Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
EL_1A_C08_U07
Potrafi wykorzystać poznane metody i modele matematyczne, a także symulacje komputerowe do analizy i opisu pola elektromagnetycznego.		EL_1A_U07——C-1T-W-1, T-W-2, T-W-3, T-W-6, T-W-5, T-W-4, T-L-7, T-L-4, T-L-2, T-L-9, T-L-11, T-L-13, T-L-12M-4, M-2, M-3S-3, S-2

Kryterium oceny - wiedza

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
EL_1A_C08_W01
Ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę niezbędną do opisu i analizy pola elektromagnetycznego umożliwiającą zrozumienie podstawowych zjawisk fizycznych występujących w elementach i układach elektrycznych oraz ich otoczeniu.		2,0
3,0Student ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę niezbędną do opisu i analizy pola elektromagnetycznego, umożliwiającą zrozumienie podstawowych zjawisk fizycznych występujących w elementach i układach elektrycznych oraz ich otoczeniu.
3,5
4,0
4,5
5,0

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
EL_1A_C08_U07
Potrafi wykorzystać poznane metody i modele matematyczne, a także symulacje komputerowe do analizy i opisu pola elektromagnetycznego.		2,0
3,0Student potrafi wykorzystać poznane metody i modele matematyczne, a także symulacje komputerowe do analizy i opisu pola elektromagnetycznego.
3,5
4,0
4,5
5,0

Literatura podstawowa

  1. Krakowski M., Elektrotechnika teoretyczna - pole elektromagnetyczne, PWN, Warszawa, 1995
  2. Rawa H., Elektryczność i magnetyzm w technice., PWN, Warszawa, 1994
  3. Griffiths D. J., Podstawy elektrodynamiki, PWN, Warszawa, 2006, Wydanie drugie
  4. Sikora R., Teoria pola elektromagnetycznego, WNT, Warszawa, 1997

Literatura dodatkowa

  1. Morawski T., Gwarek W., Pola i fale elektromagnetyczne, WNT, Warszawa, 1998
  2. Sadiku M. N. O., Numerical techniques in electromagnetics, CRC Press LLC, 2001

Treści programowe - laboratoria

KODTreść programowaGodziny
T-L-1Obliczanie pól elektrostatycznych.2
T-L-2Linia dwuprzewodowa.2
T-L-3Linia dwuprzewodowa - obliczenia metodą elementów skończonych.2
T-L-4Obliczanie pojemności kondensatora płaskiego.2
T-L-5Prawo przepływu.2
T-L-6Prawo przepływu - obliczenia metodą elementów skończonych.2
T-L-7Pole magnetyczne przewodnika z prądem.2
T-L-8Pole magnetyczne cylindrycznej cewki bez rdzenia.2
T-L-9Elektromagnes z rdzeniem ferromagnetycznym.4
T-L-10Analiza rozproszenia żłobkowego.2
T-L-11Zjawisko naskórkowości i efekt zbliżenia.4
T-L-12Indukcja elektromagnetyczna.2
T-L-13Przetwornik wiroprądowy.2
30

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Podstawowe równania elektromagnetyzmu. Rys historyczny.1
T-W-2Linie długie.5
T-W-3Elektrostatyka: równania w swobodnej przestrzeni, prawo Coulomba, prawo Gaussa i zastosowania, potencjał elektryczny, przewodniki i dielektryki w polu elektrostatycznym, warunki brzegowe i warunki ciągłości, pojemności i kondensatory, energia i siły.6
T-W-4Stałe prądy elektryczne: gęstość prądu i różniczkowe prawo Ohma, równanie ciągłości, prawo Joule’a, warunki ciągłości pola, rezystancja przejścia, uziomy.2
T-W-5Magnetostatyka: równania w swobodnej przestrzeni, wektorowy potencjał magnetyczny, prawo Biota-Savarta, dipol magnetyczny, wektor magnetyzacji, materiały magnetyczne, warunki ciągłości pola, indukcyjność własna i wzajemna, energia, siły i momenty.6
T-W-6Pola zmienne w czasie: prawo Faradaya indukcji elektromagnetycznej, równania Maxwella, warunki brzegowe i warunki ciągłości pola, potencjały, równania falowe, pola harmoniczne, płaska fala elektromagnetyczna, fala płaska w ośrodku stratnym, przepływ energii elektromagnetycznej i wektor Poyntinga.10
30

Formy aktywności - laboratoria

KODForma aktywnościGodziny
A-L-1Uczestnictwo w zajęciach.30
A-L-2Przygotowanie do zajęć.30
A-L-3Opracowanie sprawozdań z wykonanych ćwiczeń laboratoryjnych.30
90
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach.30
A-W-2Samodzielne studiowanie literatury.50
A-W-3Przygotowanie do egzaminu.10
90
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaEL_1A_C08_W01Ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę niezbędną do opisu i analizy pola elektromagnetycznego umożliwiającą zrozumienie podstawowych zjawisk fizycznych występujących w elementach i układach elektrycznych oraz ich otoczeniu.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówEL_1A_W01Ma wiedzę w zakresie matematyki obejmującą algebrę, analizę, ciągi oraz elementy rachunku różniczkowego i całkowego, rachunku macierzowego oraz rachunku prawdopodobieństwa, w tym metody matematyczne i metody numeryczne niezbędne do: - opisu i analizy działania obwodów elektrycznych a także podstawowych zjawisk fizycznych w nich występujących; - opisu i analizy działania systemów elektrycznych; - opisu i analizy algorytmów przetwarzania sygnałów; - syntezy elementów, układów i systemów elektrycznych
EL_1A_W03Ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę w zakresie pól i fal elektromagnetycznych, w tym szczegółową wiedzę niezbędną do zrozumienia sposobu generacji, przewodowego i bezprzewodowego przesyłania energii i informacji
Cel przedmiotuC-1Zdobycie umiejętności tworzenia modeli matematycznych opisujących różnorodne zagadnienia pola elektromagnetycznego oraz rozwiązywania tych modeli metodami analitycznymi i numerycznymi z wykorzystaniem programów Matlab i Comsol.
Treści programoweT-W-1Podstawowe równania elektromagnetyzmu. Rys historyczny.
T-W-2Linie długie.
T-W-3Elektrostatyka: równania w swobodnej przestrzeni, prawo Coulomba, prawo Gaussa i zastosowania, potencjał elektryczny, przewodniki i dielektryki w polu elektrostatycznym, warunki brzegowe i warunki ciągłości, pojemności i kondensatory, energia i siły.
T-W-6Pola zmienne w czasie: prawo Faradaya indukcji elektromagnetycznej, równania Maxwella, warunki brzegowe i warunki ciągłości pola, potencjały, równania falowe, pola harmoniczne, płaska fala elektromagnetyczna, fala płaska w ośrodku stratnym, przepływ energii elektromagnetycznej i wektor Poyntinga.
T-W-5Magnetostatyka: równania w swobodnej przestrzeni, wektorowy potencjał magnetyczny, prawo Biota-Savarta, dipol magnetyczny, wektor magnetyzacji, materiały magnetyczne, warunki ciągłości pola, indukcyjność własna i wzajemna, energia, siły i momenty.
T-W-4Stałe prądy elektryczne: gęstość prądu i różniczkowe prawo Ohma, równanie ciągłości, prawo Joule’a, warunki ciągłości pola, rezystancja przejścia, uziomy.
T-L-7Pole magnetyczne przewodnika z prądem.
T-L-4Obliczanie pojemności kondensatora płaskiego.
T-L-2Linia dwuprzewodowa.
T-L-9Elektromagnes z rdzeniem ferromagnetycznym.
T-L-11Zjawisko naskórkowości i efekt zbliżenia.
T-L-13Przetwornik wiroprądowy.
T-L-12Indukcja elektromagnetyczna.
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny.
M-4Ćwiczenia laboratoryjne z użyciem komputera. Wykorzystanie pogramów Matlab i Comsol Multiphysics do rozwiązywania zagadnień pola elektromagnetycznego.
M-2Wykład problemowy.
M-3Pokaz.
Sposób ocenyS-3Ocena podsumowująca: Egzamin.
S-1Ocena formująca: Sprawdziany przed rozpoczęciem każdego ćwiczenia laboratoryjnego.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę niezbędną do opisu i analizy pola elektromagnetycznego, umożliwiającą zrozumienie podstawowych zjawisk fizycznych występujących w elementach i układach elektrycznych oraz ich otoczeniu.
3,5
4,0
4,5
5,0
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaEL_1A_C08_U07Potrafi wykorzystać poznane metody i modele matematyczne, a także symulacje komputerowe do analizy i opisu pola elektromagnetycznego.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówEL_1A_U07Potrafi wykorzystać poznane metody i modele matematyczne, a także symulacje komputerowe do analizy i oceny działania elementów, maszyn oraz urządzeń elektrycznych i przekształtników energii elektrycznej
Cel przedmiotuC-1Zdobycie umiejętności tworzenia modeli matematycznych opisujących różnorodne zagadnienia pola elektromagnetycznego oraz rozwiązywania tych modeli metodami analitycznymi i numerycznymi z wykorzystaniem programów Matlab i Comsol.
Treści programoweT-W-1Podstawowe równania elektromagnetyzmu. Rys historyczny.
T-W-2Linie długie.
T-W-3Elektrostatyka: równania w swobodnej przestrzeni, prawo Coulomba, prawo Gaussa i zastosowania, potencjał elektryczny, przewodniki i dielektryki w polu elektrostatycznym, warunki brzegowe i warunki ciągłości, pojemności i kondensatory, energia i siły.
T-W-6Pola zmienne w czasie: prawo Faradaya indukcji elektromagnetycznej, równania Maxwella, warunki brzegowe i warunki ciągłości pola, potencjały, równania falowe, pola harmoniczne, płaska fala elektromagnetyczna, fala płaska w ośrodku stratnym, przepływ energii elektromagnetycznej i wektor Poyntinga.
T-W-5Magnetostatyka: równania w swobodnej przestrzeni, wektorowy potencjał magnetyczny, prawo Biota-Savarta, dipol magnetyczny, wektor magnetyzacji, materiały magnetyczne, warunki ciągłości pola, indukcyjność własna i wzajemna, energia, siły i momenty.
T-W-4Stałe prądy elektryczne: gęstość prądu i różniczkowe prawo Ohma, równanie ciągłości, prawo Joule’a, warunki ciągłości pola, rezystancja przejścia, uziomy.
T-L-7Pole magnetyczne przewodnika z prądem.
T-L-4Obliczanie pojemności kondensatora płaskiego.
T-L-2Linia dwuprzewodowa.
T-L-9Elektromagnes z rdzeniem ferromagnetycznym.
T-L-11Zjawisko naskórkowości i efekt zbliżenia.
T-L-13Przetwornik wiroprądowy.
T-L-12Indukcja elektromagnetyczna.
Metody nauczaniaM-4Ćwiczenia laboratoryjne z użyciem komputera. Wykorzystanie pogramów Matlab i Comsol Multiphysics do rozwiązywania zagadnień pola elektromagnetycznego.
M-2Wykład problemowy.
M-3Pokaz.
Sposób ocenyS-3Ocena podsumowująca: Egzamin.
S-2Ocena formująca: Sprawozdanie z wykonanego ćwiczenia.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student potrafi wykorzystać poznane metody i modele matematyczne, a także symulacje komputerowe do analizy i opisu pola elektromagnetycznego.
3,5
4,0
4,5
5,0