SNOV PREDMETA ELEKTRODINAMIKA V LETNEM SEMESTRU 2022/23 ------------------------------------------------------- 17.02.2023 predavanja ELEKTRODINAMIKA ------------------------------------- 1. Osnove elektrotehnike: sila med dvema elektrinama. 2. Elektrostatika: električno polje, kapacitivnost kondenzatorja. 3. Snov: električna prevodnost in upornost, moč na uporu. 4. Lorentzovi skrčki = relativistika: sila med vzporednima vodnikoma. 5. Magnetostatika: Amper-ov zakon, vprašanje smeri polja. 6. Faraday-ev zakon indukcije, induktivnost in magnetna energija. 7. Gradniki električnih vezij, nič-dimenzijska (0-D) naloga. 8. Energetika: počasna, elektronika: majhna, obravnava z vezji je OK. 9. Telekomunikacije: prekooceanski kabel, H.Hertz: elektromagnetno sevanje. 10. Dvovod, naloga s porazdeljenimi gradniki, količina računanja? 11. Nadomestno vezje resničnega dvovoda/kabla z izgubami. ---------- 12. Nadomestno vezje z mnogimi odseki za porazdeljene veličine. 13. Enačbi za tok in napestost na kratkem odseku voda z izgubami. 14. Limitiranje dolžine odseka proti nič, razlike I in U v odvode. 15. Zapis enačb z delnimi odvodi po z in po t. 16. Telegrafski enačbi izgubnega voda v časovnem prostoru. 17. Utemeljena poenostavitev: telegrafski enačbi brezizgubnega voda. 18. Izločanje spremenljivk iz valovnih enačb za u(t,z) in i(t,z). 19. Ugibanje rešitve valovne enačbe: u(t,z)=f(x)=u(t+/-z/v). 20. Zahteve diferencialnih enačb za konstanto v. 21. Hitrost svetlobe v praznem prostoru, definicija metra. 22. Zgled rešitve za napredujoči val in odbiti val napetosti v enem trenutku. 23. Praktična uporaba neodvsnih rešitev v gigabitnem ethernetu. ---------- 24. Kapacitivnost in induktivnost trakstega dvovoda, zanemaritve stresanja. 25. Kapacitivnost in induktivnost koaksialnega kabla, kožni pojav. 26. Določanje konst. v za trakasti dvovod in koaksialni kabel. 27. Izpeljava povezave med tokom in napetostjo za napredujoči in odbiti val. 28. Definicija in merske enote karakteristične upornosti Rk. 29. Zgled karakteristične upornosti trakastega dvovoda in koaksialnega kabla. 30. Valovna impedanca praznega prostora in računanje z njo. 31. Izračun karakteristične impedance trakov in koaksa. 32. Zgled rešitve za trk napredujoči/odbiti val, zaporedje slikic v času. 33. Pretvarjanje energije ob trku napredujočega z odbitim. 24.2.2023 predavanja ELEKTRODINAMIKA ------------------------------------ 1. Ponovitev: telegrafska enačba, rešitev v časovnem prostoru, hitrost in karakteristična upornost, napredujoči+odbiti val. 2. Energija in moč napredujočega in odbitega vala. 3. Enakost električne in magnetne energije samo napredujoči/samo odbiti. 4. Napredujoči in odbiti val za enosmerni vir in porabnik. 5. Definicija in izračun odbojnosti bremena Gama. 6. Lastnosti Gama: merske enote, različne veličine, velikost. 7. Omejitev velikosti odbojnosti za pasivno breme. 8. Graf za Gama kot funkcija upornosti: kratek stik, prilagojeno breme in odprte sponke. 9. Težave meritve upornosti: neidealna A-meter Ra>0 in V-meter RvRk pri Rg=0. 18. Preprečevanje zvonjenja Rb=Rk in Rg=0. 19. Preprečevanje zvonjenja pri Rg=Rk in Rb=OS. 20. Zaključitev generatorja in bremena zaradi toleranc gradnikov. 21. Preprečevanje zvonjenja pri RS-232, Rg,Rb>>Rk, majhen domet. 22. Preprečevanje popačenja z zaprednim uporom v oddajniku (USB LS,FS). 23. Preprečevanje popačenja z zaključitvijo obeh strani (Ethernet 10/100). 24. Gigabitni Ethernet z mostički in dvosmernim prenosom po parici. ---------- 25. Zapis izmeničnih veličin s kazalci pri eni frekvenci w. 26. Brezizgubna rešitev voda s fazno konstanto k=beta=w/v, merske enote. 27. Ponovitev: nadomestno vezje izgubnega voda. 28. Kakovosten vod z brezizgubnim dielektrikom G/l=0 in nizko upornostjo R/l. 29. Kompleksna karakteristična impedanca voda z izgubami. 30. Uporaben realni približek Zk za nizke izgube. 31. Približek konstante slabljenja Alfa za majhne izgube. 32. Valovno število k=Beta-jAlfa vsebuje fazno konstanto in slabljenje. 33. Merske enote konstante slabljenja Alfa, računanje z Nepri. 34. Preračunavanje Neprov v decibele, napetosti v moči. 35. Zgled: izračun izgub in konstante slabljenja v decibelih. 3.3.2023 predavanja ELEKTRODINAMIKA ----------------------------------- 1. Ponovitev: napredujoči in odbiti val na prenosnem vodu. 2. Animacija: napredujoči in odbiti val na prenosnem vodu. 3. Animacija: električna in magnetna energija, pretvarjanje ob trku. 4. Animacija zvonjenja voda, neprilagojena vir KS in breme OS. 5. Animacija prilagojen samo vir in prilagojeno samo breme. 6. Animacija delno prilagojen samo vir, delno prilagojeno samo breme. 7. Animacija pomanjkljiva prilagoditev hkrati vira in bremena. 8. Animacija prilagoditev krmilnikov RS-232. 9. Ponovitev: telegrafska enačba za harmonske veličine z izgubami. 10. Karakteristična impedanca namesto karakteristične upornosti. 11. Ponovitev: karakteristična impedanca in konstanta slabljenja za majhne izgube. 12. Odbojnost Gama iz kompleksne Zk oziroma Yk. ---------- 13. Preslikava bremena Zb na prenosnev vodu l brez in z izgubami. 14. Preračunavanje Z-Gama brez in s pomočjo Smithovega diagrama. 15. Učinek voda Zk,l na odbojnost, zasuk v Smithu. 16. Smithov diagram za odbojnost s skalami za impedanco/admitanco. 17. Vrtenje slike v Smithovem diagramu, definicija valovne dolžine. 18. Moč na prenosnem vodu v frekvenčnem prostoru. 19. Napredujoča moč, odbita moč in energija stojnega vala. 20. Animacija napredujočega sinusnega vala na vodu brez izgub. 21. Animacija napredujočega sinusa z vojnico na vodu z izgubami. 22. Animacija kratkega stika na vodu brez izgub. 23. Animacija kratkega stika na vodu z izgubami, oblika ovojnice. 24. Opazovanje stojnega vala na vodu s premičnim voltmetrom (ampermetrom). 25. Potek stojnega vala napetosti in stojnega vala toka, perioda? 26. Valovitost ali razmerje stojnega vala. 27. Izračun valovitosti iz velikosti odbojnosti na animaciji. 28. Stojni val na izgubnem vodu z različno visokimi maksimumi in minimumi? 29. Izračun odbojnosti iz valovitosti, predznak(faza)=) 30. Meritev odbojnosti z mostičkom z navadnim voltmetrom, samo velikost brez faze. 31. Napredujoči in odbiti val z vilicami v analognem telefonu. 32. Napredujoči in odbiti val pri polprepustnem zrcalu. ----------- 33. *** Prva tiha vaja iz ELEKTRODINAMIKE ***. 10.3.2023 - predavanja ELEKTRODINAMIKA -------------------------------------- 1. Ponovitev: fizikalne veličine v 3D: skalarji in vektorji. 2. Ponovitev: skalarni in vektorski produkt, fizikalnih zgledi. 3. Zahteve za koordinatni sistem: 3D, pravokotni, desnoročni. 4. Kartezični KS, merske enote, obmocje koordinat, 3D slike, smerniki. 5. Zgled: izračun skalarnega produkta v pravokotnem KS. 6. Zgled: izračun vektorskega produkta v pravokotnem desnosučnem KS. 7. Izračun razdalje v kartezičnem koordinatnem sistemu. 8. Zgled: koordinate in smerni vektorji zemljepisnega KS. 9. Težave pri izračunu razdalje in goriva v zemljepisnem KS. 10. Zgled: Lame-jev koeficient za zemljepisno širino. 11. Zgled: Lame-jev koeficient za zemljepisno dolžino. ---------- 12. Poljubni krivočrtni koordinatni sistem (q1,q2,q3). 13. Definicija Lame-jevih koeficientov v poljubnem KS. 14. Izračun Lame-jevih koeficientov (scale factor) v poljubnem KS. 15. Valjni KS, merske enote, območje koordinat, smerniki. 16. Povezava koodrinat med valjnim in kartezičnim KS. 17. Izpeljava Lame-jevih koeficientov v valjnem KS. 18. Krogelni KS, merske enote, območje koordinat, smerniki. 19. Povezava koordinat med krogelnim in kartezičnim KS. 20. Izpeljava Lame-jevih koeficientov v krogelnem KS. 21. Diferencialne operacije v prostoru, fizikalni pomen in različne koordinate. 22. Definicija smernega odvoda ali gradienta. 23. Računanje smernega odvoda v poljubnih koordinatah, merske enote. 24. Izračun gradienta v valjnih in v krogelnih koordinatah. 25. Simbolični operator odvajanja Nabla in zapis gradienta z njim. ---------- 26. Definicija izvornosti za pretvorbo Gaussovega zakona. 27. Izračun izvornosti (divergence) v kartezičnih koordinatah, nabla. 28. Izvornost v poljubnih krivočrtnih koordinatah, razlaga. 29. Izračun izvornosti v valjnih in v krogelnih koordinatah. 30. Definicija vrtinčenja za izračun J v Amperejevem zakonu. 31. Izračun ene komponente vektorja vrtinčenja v kartezičnih koordinatah. 32. Zapis celotnega vektorja vrtinčenja z determinanto, vektorski produkt z nablo. 33. Izračun ene komponenete vektorja vrtinčenja v poljubnih koordinatah. 34. Zapis celotenga vektorja vrtinčenja z determinanto v krivočrtnih koordinatah. 35. Izračun vrtinčenja v valjnih in v krogelnih koordinatah. 35. Zgled: vektorsko polje v (x,y,z) z izvori. 36. Zgled: vektorsko polje v (x,y,z) z vrtinci. 37. Zgled: vektorsko polje v (ro,fi,z) s singularnostjo. 17.3.2021 - predavanja ELEKTRODINAMIKA -------------------------------------- 1. Ponovitev: grad, div, rot v poljubnih koordiantah q1, g2, q3. 2. Ponovitev OE II: Amperov zakon v integralni obliki, merske enote. 3. Stokes: pretvorba Amperovega zakona v diferencialno obliko. 4. Amperov zakon: prevodniški, konvektivni in poljski tok. 5. Ponovitev OE II: Faradayev zakon indukcije v elektrotehniki, merske enote. 6. Stokes: Faradayev zakon v diferencialni obliki. 7. Poenostavitev v TK: odvaja se samo B, nespremenljiva A in normala. 8. Izbira predznakov Amperovega in Faradayevega zakona? 9. Ponovitev OE I: Gaussov zakon v integralni obliki, merske enote. 10. Pretovorba Gaussovega zakona v diferencialno obliko. 11. Zapis treh Maxwell-ovih enačb v diferencialni obliki. 12. Zapis treh Maxwell-ovih enačb z epsilon, gama in mu, preprosta snov in prazen prostor. ---------- 13. Zapis treh Maxwell-ovih enačb s harmonskimi veličinami. 14. Sestavljene operacije: div(gradV), rot(gradV), div(rotE), rot(rotE), div(AxB). 15. Zveznost toka in elektrine iz div(Ampere), J+dro/dt=0 in i+dQ/dt=0. 16. Potreba po četrti enačbi iz dvi(Faraday) div(B)=0 div(H)=0 ni magnetin! 17. Napetost med dvema točkama, kdaj obstaja: točki skupaj? statika? pravokotnost? 18. Elektrotehnična naloga: izračun EM polja iz izvorov. 19. Izpeljava valovne enačbe za električno polje z izvori. 20. Izpeljava valovne enačbe za magnetno polje z izvori. 21. Poenostavljeni valovni enačni za E in H brez izvorov. ---------- 22. Ponovitev: skalarni električni potencial V v elektrostatiki, w=0. 23. Ponovitev: skalarni magnetni potencial Vm v magnetostatiki, w=0 in J=0. 24. Uvedba nove veličine: vektorski potencial A ali vektor Vm za izračun B. 25. Izračun E iz vektorskega potenciala in 2.ME, skladen skalarni potencial V. 26. Izpeljava valovne enačbe za vektorski potencial iz 1.ME. 27. Columbova izbira za divergenco vektorskega potenciala w=0. 28. Lorenzova izbira za divergenco vektorskega potencialaza poljuben w. 29. Valovna enačba za vektorski potencial z Lorenzovo izbiro. 30. Valovna enačba za skalarni potencial, Lorenzova izbira in 3.ME. 31. Razlaga pomena valovnih enačb za potenciale A(J) in V(ro). 32. Zgled: izračun div(gradV)=laplaceV v (x,y,z). 33. Zgled: izračun rot(gradV)=0 v (x,y,z). 24.3.2023 - predavanja ELEKTRODINAMIKA -------------------------------------- 1. Ponovitev: Maxwell v diferecialni obliki, časovni in harmonski. 2. Računanje polja, valovni enačbi za E in H uporabni samo za ro=0 in J=0. 3. Ponovitev: vektorski in skalarni potencial, valovni enačbi za A in V. 4. Ponovitev: Lorenzova izbira za divA, valovni enačbi za potenciale. 5. Ponovitev: valovno število k=w.sqrt(mu.epsilon)=w/v. 6. Izračun V iz A preko Lorentzove izbire, izračun E samo iz A. 7. Reševanje valovnih enačb za vektorski/skalarni potencial. 8. Skalarni potencial točkaste elektrine v izhodišču, ugibanje rešitve. 9. Izračun gradienta in Laplaceja ugibane rešitve, valovna enačba brez izvorov r pod r0. 10. Obravnava singularnosti v koordinatnem izhodišču r pod r0, kjer DE ne velja. 11. Integracija valovne enačbe po prostornini krogle, ki jo krčim v nič. 12. Določitev konstante C v ugibani rešitvi, primerjava z OEI. ---------- 13. Posplošitev rezultata za poljubne koordinate elektrine r'. 14. Oznake koordinat virov, potencialov in polja, po katerih odvajamo? 15. Skalarni potencial skupine točkastih in zvezno porazdeljene elektrine. 16. Razvoj valovne enačbe za vektorski potencial v (x,y,z). 17. Uporaba rešitve skalarnega potenciala za komponente. 18. Zakasnjeni vektorski potencial v poljubnem KS. 19. Definicija gostote energije v elektrostatiki w=0 (E.D). 20. Izpeljava elektrostatične energije iz skalarnega potenciala V(neskončno)=0. 21. Definicija gostote energije v magentostatiki w=0 (H.B). 22. Izpeljava magnetostatične energije iz vektorskega potenciala. 23. Poyntingov izrek o prenosu moči v dinamiki. 24. Definicija Poyntingovega vektorja in merske enote. 25. Zgled: pretok moči v ploščatem dvovodu, izračun moči. 26. Zgled: dva dvovoda eden vrh drugega, nepotrebna kovina. 27. Zgled: pritok moči v valjasti upor. 28. Zgled: Poyntingov vektor Sonca in ogrevanje mačka. 29. Poynitngov vektor za trenutne in harmonske veličine, vršne in efektivne veličine. ---------- 30. *** 2. tiha vaja iz ELEKRODINAMIKE ***. 31.3.2023 - predavanja ELEKTRODINAMIKA -------------------------------------- 1. Naloga: magnetno in električno polje električnega toka I v žici l preko A. 2. Izračun gostote toka J v žici, poenostavitev za tanko žico. 3. Poenostavitve: kratka žica glede na razdaljo in 1/k. 4. Izračun vektorskega potenciala A kratke žice. 5. Pretvorba rezultata za A v krogelne koordinate. 6. Izračun magnetnega polja H preko definicije B=rotA, H=1/mu.rotA. 7. Ponovitev: izračun rotA v krivočrtnih (krogelnih) koordinatah. 8. Razlaga členov H: Biot-Savart (primerjava z OE II), zakasnitev in sevanje. 9. Velikost k in 1/k pri 50Hz, 900MHz in svetlobi. 10. Pomen velikosti členov v nalogah elektrotehnike. ---------- 11. Kontinuiteta divJ+jwro=0, I=jwQ, elektrini +/-Q na obeh koncih žice, obstoj V. 12. Tri poti za izračun E: iz Q=I/jw, Lorenz jwepmuV+divA=0 in Ampere rotH=jwepE. 13. Izračun E iz Ampere E=1/(iwep).rotH vseh 5 členov. 14. Zapis E s Q=I/jw, razlaga členov: statika, bližnje dinamično polje in sevanje. 15. Izračun Poyntingovega vektorja za harmonske veličine. 16. Vektorski produkti smernikov v krogelnih koordinatah. 17. Izračun gostote pretoka moči S s krajšanjem številnih členov. 18. Razlaga členov S: jalovo nihanje energije v L in C, delovna moč sevanja. 19. Poenostavitve E in H samo sevanje na veliki razdalji r mnogovečjiod 1/k. 20. Poenostavitve S=1/2.EXH* na veliki razdalji r mnogovečjiod 1/k. 20. Nadomestno vezje naprave, razlaga sevanja moči? ---------- 21. Integracija sevane moči kratke žice po veliki krogli. 22. Nadomestno vezje kratke žice, zahteva za sevalno upornost. 23. Izračun sevalne upornosti kratke žice. 24. Zgled: izmere in frekvenca Teslovega transformatorja. 25. Izračun sevalne upornosti Teslovega transformatorja. 26. Ocena kapacitivnosti in izračun izgub RCu Teslovega transformatorja. 27. Izračun sevalnega izkoristka Teslovega transformatorja. 28. Zahteve za učinkovito anteno: izmere primerljive z 1/k oziroma lambda. 7.4.2023 - predavanja ELEKTRODINAMIKA ------------------------------------- 1. Ponovitev: tokovni element in električni dipol. 2. Ponovitev: nadomestno vezje in sevalna upornost točkastega dipola. 3. Poenostavitve operaterja nabla za sevannje na velikih razdaljah. 4. Poenostavljeni potenciali na velikih razdaljah, samo prečna pola E in H. 5. Sevanje majhne tokovne zanke, zanemaritvi a mnogomanjšeod r,1/k, Az=pi*a**2. 6. Poeonstavitve za 1/r in exp(-jkr) zaradi zanemaritev. 7. Izračun A s poenostavitvami za točkasti magnetni dipol a mnogomanjšeod r in a mnogomanjšiod 1/k. 8. Upoštevanje prvih dveh členov pri vseh razvojih v vrsto. 9. Izračun od nič različnih členov pod integralom. 10. Izračun E iz A brez gradV, ker ni elektrin. 11. Točen izračun H iz vrtinčenja A, 5 členov, dualnost električni/magnetni dipol. 12. Izračun E iz A brez gradV, ker ni elektrin. 13. Poyntingov vektor in sevalna upornost majhne krožne zanke. ---------- 14. Zgled: sevalna upornost okvirne antene A=1m2, N=1 za lambda=300m. 15. Sodobna izvedba zankice: feritna antena, N večod 1 in ur večod 1. 16. Prednost magnetnega pred električnim dipolom: električne motnje. 17. Odbojnost odprtega konca dvovoda za d mnogomanjšiod lambda, d~lambda/2 in d večod lambda. 18. TEM valovodni lijak kot učinkovita antena, Rs=Zk. 19. Ravni in stožčasti koaksialni kabel. 20. Stožčati dvovod: na isti strani in na različnih straneh. 21. Ugibanje rešitve za električno polje v (r,theta,fi). 22. Preverjanje 3.ME, ker v praznem prostoru ni elektrin ro. 23. Izračun H iz 2.ME, pravokotnost in Zo med E in H. 24. Preverjanje 1.ME, kar v praznem prostoru ni tokov J. 25. Izračun toka na bikoničnem dvovodu, integral Hds. 26. Izračun napetosti na bikoničnem dvovodu, obstaja pri r=konst. 27. Izračun sevalne upornosti bikonične antene, Zk brez odbojev 28. Praktična izvedba discone antene, polni stožci in palčke. ---------- 29. Prikaz bikonične anten, vzbujanje s štirimi dipoli. 30. *** 3. tiha vaja iz ELEKTRODINAMIKE ***. 14.14.2023 - predavanja ELEKTRODINAMIKA --------------------------------------- 1. Ponovitev: valovni enačbi za E in H brez izvorov. 2. Ponovitev: vektorski Laplace v kartezičnih koordinatah. 3. Razstavljanje vektorske valovne enačbe po komponentah. 4. Ponovitev: reševanje skalarne valovne enačbe po koordinatah. 5. Rešitev valovne enačbe za napredujoči in odbiti val. 6. Rešitev valovne enačbe za stojni val. 7. Rešitev valovne enačbe za eksponentno rastoče/usihajoče. 8. Zgled: nefizikalno z vzdolžnim poljem 1x.Cexp(-jkx), divE različno od 0. 9. Zgled: fizikalna rešitev 1x.Cexp(-jkz), Gauss preverim ro z divE=0. 10. Faraday: pripadajoče magnetno polje H=-1y.kC/wmu.exp(-jkx). 11. Ampere: preverim J=rotH-jwep.E=0. 12. Splošna rešitev za potujoči val v (x,y,z). 13. Definicija nove veličine: valovni vektor. ---------- 14. Heisenbergovo načelo nedoločenosti smer*sirina žarka. 15. Izračun nabla iz valovnega vektorja, preverjanje ME. 16. Pravokotnost in razmerja med E, H in k. 17. Definicija valovne impedance snovi Z=E/H. 18. Izračin Poynting-ovega vektorja S potujočega vala samo iz E. 19. Prazen prostor, stare in nove definicije fizikalnih konstant. 20. Dielektričnost in Z0 iz hitrosti svetlobe in permeabilnosti. 21. Zgled: valovni vektor in E Sonca iz vektorja S in valovne dolžine. 22. Hitrost valovanja in valovna impedanca v poljubni snovi. 23. Definicija lomnega količnika snovi, poenostavitve za neferomagnetike. ---------- 24. Valovno število, valovni vektor in valovna dolžina v poljubni snovi. 25. Lom in odboj valovanja na meji dveh različnih snovi, Ibn Sahl 984 Bagdad. 26. Valovni vektorji vpadnega, odbitega in lomljenega vala. 27. Odbojni in lomni zakon is sovpadanja valovnih front treh žarkov. 28. Enakovreden pogoj: enakost fazne konstante v smeri meje dveh snovi. 29. Lomni in odbojni zakon iz valovnih vektorjev. 30. Popolni odboj na meji dveh snovi, kam gre lomljeni žarek? 31. Izpeljava eksponentno usihajočega polja v drugi snovi. 32. Tuneliranje elektromagnetnega valovanja preko redke plasti. 21.4.2023 - predavanja ELEKTRODINAMIKA -------------------------------------- 1. Ponovitev: lastnosti EM polja potujočega vala. 2. Ponovitev: potujoči val ima čisto delovni S v smeri val.vektorja k. 3. Animacija potujočega vala E(t,z), H(t,z) in S(t,z), primerjava s ploščatim dvovodom. 4. 1D stojni val v praznem prostoru, vsota dveh potujočih. 5. Magnetno polje 1D stojnega vala, kvadratura in nestalno razmerje E/H. 6. Pretok moči 1D stojnega vala, povsem jalova moč. 7. Aminacija stojnega vala E(t,z), H(t,z) in S(t,z), primerjava s ploščatim dvovodom. 8. Okovinjanje ploskev brez tang.E, Fabry-Perot-ov rezonator. ---------- 9. Zgled: ojačanje HeNe zmesi 1dB/m in rodovi Doppler deltaf=1.5GHz. 10. Rodovi nihanja in frekvenčni spekter HeNe laserja, 1 ali 2 črte za 25cm cevi. 11. Izračun rodovnega števila m v HeNe cevi. 12. 2D stojni val v praznem prostoru, vsota štirih potujočih valov. 13. Izračun dveh komponent magnetnega polja, kvadratura H. 14. Skica električnega, magnetnega polja in S, razlaga nihanja energije. 15. Okovinjanje ploskev, TMmn0 votlinski rezonator. 16. Frekvenca osnovnega rodu nihanja 2D rezonatorja. 17. Primerjava TM110 votline in LC nihajnega kroga. 18. Zgled: izračun rezonančne frekvence votline 10cmX10cm. 19. 3D stojni val, 8 potujočih valov, rezonance 3D votline. ---------- 20. Zgled: stojni val v smeri x in potujoči val v smeri z, dva valovna vektorja. 21. Pripadajoče magnetno polje, prečna realna in vzdolžna imaginarna komponenta. 22. Realni vzdolžni in imaginarni prečni del pretoka moči S. 23. Skica električnega in magnetnega polja ter S v dveh dimenzijah. 24. Okovinjanje ploskev za osnovni rod, zahteve za pravokotno votlo cev. 25. Priklop električnega generatorja in porabnika. 26. Nadomestno vezje trakastega dvovoda s podporniki lambda/4. 27. Zahteve za stranico cevi iz enačbe za beta in iz skice podpornikov. 28. Izračun mejne frekvence rodu, primerjava z vprašanjem študentov. 28.4.2023 - predavanja ELEKTRODINAMIKA --------------------------------------- 1. Ponovitev: polje v pravokotnem valovodu, pogoj za kx=pi/a*m=1,2,3,4,5... 2. Ponovitev: izvedba valovoda, priklop vira in bremena. 3. Praktični zgledi kovinskih valovodov. 4. Skica valovnih vektorjev dveh ravninskih valov v valovodu, cikcakanje med stenama. 5. Izračun fazne hitrosti vf iz ježe na valu dphi/dt=0. 6. Vprašanje zakaj je vf večji od c0, fizikalna utemeljenost? 7. Projekcija valovne dolžine v valovodu lambdag večjiod lambda0 sledi vf večjiod c0. ---------- 8. Ponazoritev modulacije z dvotonskim signalom. 9. Električno polje dvotonskega valovanja, izračun ovojnice, ježa na ovojnici. 10. Izpeljava skupinske hitrosti v kovinskem valovodu iz dbeta/dw. 11. Grafična predstava skupinske hitrosti kot cikcakanje, vg iz projekcije k 12. Fazna vf in skupinska vg m=1,2 v valovodu kot funkcija frekvence. 13. Področje enorodovnega delovanja valovoda. 14. Slabljenje kovinskega valovoda kot funkcija frekvence. 15. Rodovi na pravokotni polarizaciji, običajna izbira b=a/2. 16. Slike polja višjih valovdnih rodov. 17. Teoretski in uporaben frekvenčni pas valovoda pravokotnega prereza. 18. Grebenasti valovod za širši frekvenčni pas. 19. Valovodi drugačnih prerezov: eliptični, krožni. 20. Karakteristična impedanca trakastega voda s podpornicami. 21. Prehod koaks-valovod, razlaga prilagoditve impedanc. ---------- 22. *** 4. tiha vaja iz ELEKTRODINAMIKE ***. 5.5.2023 - predavanja ELEKTRODINAMIKA ------------------------------------- 1. Reševanje valovne enačbe v valjnem koordinatnem sistemu. 2. Skalarni Laplace za z komponento vektorskega polja v (ro,fi,z). 3. Rešitev skalarne valovne enačbe v valjnih koordinatah (ro,fi,z). 4. Poenostavitev za praktične primere: cel krog za cel m v smeri fi. 5. Poenostavitev zakonstanto/potujoči val v smeri z. 6. Razlaga Besselovih funkcij Jm(kro) In Neumann Nm(kro). 7. Poenostavitev brez singularnosti pri ro=0 samo Jm. ---------- 8. Zgled: polje votilnskega TM001=E001 rezonatorja, pogoj Ez(ro=a)=0. 9. Izračun frekvenc rodov votlinskega TM001 rezonatorja. 10. Računski zgled: izračun frekvence votline s pomerom 5cm. 11. Dualni zgled: približek za dielektrični TE001 rezonator, zgled SAT-TV RX. 12. Izračun prečnih komponent iz vzdolžnih, ro in fi kompnente vrtinčenj. 13. Geometrija valovoda krožnega prereza. 14. Nastavek za Hz in Ez komponenti v krožnem valovodu. 15. Prestopni pogoji na površini cevi Et=0 sledi Ez(ro=a)=0 in Efi(ro=0a)=0. 16. Ez=0 daje pogoj Jm(kro.a)=0, Efi=0 daje pogoj Jm'(kro.a=0) 17. Osnovni rod TE11=H11 v krožnem valovodu, izrojenost 2 raličici. 18. Mejna frekvenca najnižjega rodu fh11=1.8412c0/2pia, pogoj za Efi(a)=0 iz ME. 19. Naslednji višji rod TM01=E01, ena sama različica. 20. Mejna frekvenca fe01=2.4049c0/2pia iz pogoja Ez(a)=0. ---------- 21. Posebni višji rod z malo izgubami TE01=H01 v krožnem valovodu. 22. Mejna frekvenca TE01 fh01=3.8318c0/2pia, pred njim 7 nižjih rodov. 23. Krivulje izgub rodov TE11, TM01 in TE01 v krožnem valovodu. 24. Poskusi Bell Labs prenosa TE01 na velike razdalje, cev 2a=50mm, f~50GHz. 25. Zgled: valovod eliptičnega prereza ohranja polarizacijo, osnovni rod ni izrojen. 26. Rodovi v koaksialnem kablu (žila a, oklop b, dielektrik) TEM in TE11. 27. Krivulja izgub TEM in TE11 v koaksialnem kablu. 28. Skupne izgube koaksialnega kabla ob pojavu višjih rodov. 29. Dva približka a proti 0 in a proti b za mejno frekvenco TE11 v koaksialnem kablu. 30. Zgled: mejna frekvenca koaksialnega kabla 7/8". 31. Zgled: mejne frekvence vtičnice SMA, izolator teflon. 32. Vtičnice za višje frekvence K, V, W, dielektrik zrak. 12.5.2023 - predavanja ELEKTRODINAMIKA -------------------------------------- 1. Ponovitev: 1.ME, prevodniški in premikalni tok. 2. Vgradnja prevodnosti v kompleksno dielektričnost. 3. Valovna enačba s kompleksno dielektričnostjo po členih. 4. Primerjava velikosti premikalnega in prevodniškega člena. 5. Zgled: mejne frekvence za baker, morsko vodo in SiO2. 6. Ponovitev: rešitev valovne enačbe za napredujoči val=osnovni gradnik. 7. Fazna konstanta Beta in slabjenje Alfa za napredujoči val. 8. Kdaj vmesni primer izgubni dielektrik Beta nad Alfa? 9. Rešitev valovne enačbe za dober prevodnik, Beta=Alfa. 10. Zgled: radijska zveza s podmornico, f=10kHz, izračun alfa. 11. Skica usihajočega vala za Alfa pod Beta, ni v merilu Alfa=Beta. 12. Preračunavanje slabljenja iz Np v dB. ---------- 13. Integracija gostote toka v ploskovni tok na površini kovine. 14. Ploskovna impedanca in ploskovna upornost kovine. 15. Razlaga izgubne upornosti kot plast z enakomernim tokom. 16. Definicija vdorne globine valovanja delta=1/alfa. 17. Izračun vdorne globine v dober prevodnik, zgled Cu 100MHz. 18. Vpliv prevodnosti in permeabilnosti železa na vdorno globino. 19. Tabela vdornih globin za baker in železo 50Hz-1THz. 20. Razlaga kožnega pojava na površini okroglega Cu vodnika. 21. Primerjava plastnih upornosti bakra in železa. 22. Upornost vodnika krožnega prereza za enosmerno in izmenično. 23. Notranja upornost vodnika narašča s korenom frekvence. 24. Zgled: zgradba daljnovodnega AlFe vodnika. 25. Cevast vodnik in visokofrekvenčna pletenica. ---------- 26. Koaksialni kabel v dinamiki, porazdelitev I, kožni pojav. 27. Kapacitivnost in induktivnost koaksialnega kabla. 28. Opravičilo zanemarjanja notranje induktivnosti žile in oklopa. 29. Karakteristična impedanca kabla z malo izgubami, zanemarimo R/l. 30. Ponovitev: alfa slabljenja kabla z malo izgubami v vodnikih. 31. Izračun izgub koaksialnega kabla v Neprih na meter. 32. Cena kabla sorazmerna b**2, penasti dielektrik, prevodniki brez Fe. 33. Optimizacija: razmerje premerov oklopa/žile=b/a=3.591121. 34. Pretvorba izgub na enoto dolžine koaksialnega kabla v dB/m. 35. Zgled: koaksialni kabel za TV. 19.5.2023 - predavanja ELEKTRODINAMIKA -------------------------------------- 1. Ponovitev: alfa slabljenja kabla z malo izgubami v vodnikih. 2. Izračun izgub koaksialnega kabla v Neprih na meter, krivulja na računalniku. 3. Cena kabla sorazmerna b**2, penasti dielektrik, prevodniki brez Fe. 4. Optimizacija: razmerje premerov oklopa/žile=b/a=3.591121. 5. Zgled: številska telefonija 155Mbps in kabelska TV. 6. Koaksialni konektorji N, C, SMA=OSM, BNC, PL. 7. Značilnosti lažni koaksialnih konektorjev in težave z njimi. ---------- 8. Zk in R/l za različne izvedbe simetričnega dvovoda. 9. Uporaba Pupinovih tuljav v telefoniji. 10. Koaksialni vod z malo izgubami: Goubau s transformatorji impedance. 11. Izgube različnih rodov krožnega valovoda: TE11, TM01, TE01. 12. Nizko slabljenje zahteva valovod brez kovine: svetlobno vlakno SiO2. 13. Razvoj izgub steklenega svetlobnega vlakna. 14. Električne lastnosti podlag za tiskana vezja: vitroplast FR4, teflonski laminati, termoplastika, keramika Al2O3, steklo SiO2. ---------- 15. Vodi na tiskanih vezjih: mikrotrakasti vod, simetrični dvovod, koplanarni vod, ozemljeni koplanarni vod, trakasti vod sendvič TEM, režasti vod. 16. Zk mikrotrakstega voda brez stresanja, napaka računanja, kdaj velja? 17. Učinek stresanja polja: večja kapacitivnost, nižja induktivnost, nižji Zk. 18. Wheelerjevi izračuni in približni izrazi za Zk mikrotrakastega voda. 19. Uporaba spletnih kalkulatorjev oziroma Wheelerjevih grafov. 20. Zgled: w/h=? za 50ohm na FR4 na tri načine: brez stresanjah, Wheelerjev diagram, kalkulator. 26.5.2023 - predavanja ELEKTRODINAMIKA -------------------------------------- 1. Ponovitev: elektromagnetno polje v mikrotrakastem vodu. 2. Ponovitev: račun z grobimi približki brez stresanja neuporaben, 100% napake. 3. Učinek stresanja polja: večja kapacitivnost, nižja induktivnost, nižji Zk. 4. Preprost približek polja, stresanje zamenja razširitev vodnika h/2. 5. Točen račun kapacitivnosti in induktivnosti po Wheelerju, približek polja TEM. 6. Načrtovanje krivin pri mikrotrakastih vodih, obrezovanje vogalov. 7. Razen sendviča elektromagnetno polje v podlagi in v zraku nad njo. 8. Sklopljeni mikrotrakasti in trakasti vod, definicija Zsodi večkot Zlihi. 9. TEM brez sosmernega sklopa, vsodi=vlihi. 10. Nehomogenost epsilona daje vlihi večkot vsodi in sosmerni sklop. ---------- 11. Razlaga TEM približka za osnovni rod mikrostrp, kdaj velja? 12. Hibridni rod mikrotrakastega voda, skrčene in zavite silnice. 13. Skica vzdolžnih komponent E in H, nedefinirana U in Zk. 14. Porazdelitev toka po presekih vodnikov mikrotrakastega voda: kožni pojav in izriv. 15. Izriv toka na rob osamljenega tankega trakastega vodnika. 16. Primerjava dielektričnih izgub in hrapavosti črnega bakra. 17. Preprosta mikrotrakasta vezja, iduktivni in kapacitivni štrclji. 18. Četrtvalovni rezonator kot LC nihajni krog. 19. Medprstna in glavnikasta sita s četrtvalovnimi rezonatorji. 20. Pasovno sito z ravnimi lambda/2 rezonatorji, višje rezonance? 21. Prihranek pri izmerah z zavitimi U rezonatorji, praktični zgledi. 22. Delovanje mikrotrakaste krpičaste antene z zgledom ABC. ---------- 23. *** 5. tiha vaja iz ELEKTRODINAMIKE *** Laboratorijske vaje Elektrodinamika 2022/23 ------------------------------------------- 1. sklop (14.3.2023) 1. Frekvenčni šštevec 2. Merjenje moči 3. Spektralni analizator 4. Merjenje z grid-dip metrom 5. Zvonjenje signala na prenosnem vodu 2. sklop (28.3.2023) 6. Parica 7. Vektorski voltmeter 8. Merjenje odbojnosti z mostičnim reflektometrom 9. Stojni val na prenosnem vodu 10. Merjenje z Lecher-jevim vodom Praktična delavnica (4.4.2023) FM oddajnik 3. sklop (18.4.2023) 11. Sevanje izotropnega izvora 12. Porazdelitev električnega toka na monopolu 13. Bližžnje in daljnje polje tokovne zankice 14. Merjenje odbojnosti TEM lijaka 15. Vektorski analizator vezij 4. sklop (16.5.2023) 16. Frekvenčne lastnosti koaksialnega kabla 17. Rodovi nihanja in lastnosti He-Ne laserja 18. Tuneliranje elektromagnetnega valovanja 19. Magnetno polje v pravokotnem valovodu 20. Smerni sklopnik 5. sklop (30.5.2023) 21. Stojni val v pravokotnem valovodu 22. Votlinski resonator 23. Koaksialni kabel kot resonator 24. Kožžni pojav 25. Kožžni pojav v vodi ************************************************************************