Слайд 1ДИСЦИПЛИНА : СПЕЦГЛАВЫ ВЫСШЕЙ МАТЕМАТИКИ
Лекция № 1
Основные уравнения электродинамики
Слайд 2Основные вопросы лекции
Краткое введение в дисциплину.
Волоконно-оптические линии связи.
3. Основные
характеристики электромагнитного поля и среды его распространения.
4. Уравнения Максвелла в
интегральной и дифференциальной форме.
Слайд 3Литература для самостоятельной работы
Основная литература
1.Пименов Ю.В., Вольман В.И., Муравцев А.Д.
Техническая электродинамика. Стр. 8-35,61-67.
2.Никольский В.В., Никольская Т.И. Электродинамика и распространение
радиоволн. Стр. 11-61.
Дополнительная литература
3. ГОСТ Р 52002-2003. Электротехника. Термины и определения.
Слайд 4Вопрос 1
Краткое введение в дисциплину
Дисциплина «Спецглавы высшей математики»
изучается студентами очной формы обучения в четвертом семестре. Общее количество
часов, которое отводится для изучения дисциплины – 108. Количество аудиторных часов - 51 час, из них лекций 17 часа, практических работ 34 часов. На самостоятельную работу отводится 57 часов, из них 9 часов на подготовку дифференцированному зачету, 46 часов на выполнение практических работ, на самостоятельное изучение материала и консультации.
Слайд 5В этом же семестре Вам будет преподаваться дисциплина «Источники и
приемники оптического излучения». Преподаватель – Гамаюнов Е.Л. Эта дисциплина относится
к профилирующим в Вашей специальности. В 6 семестре Вы будете изучать дисциплину «Компоненты систем оптической связи», о позднее «Проектирование и техническое обслуживание сетей и оборудования связи».
Дисциплина «Специальные главы высшей математики» является базовой для всей логической цепочки дисциплин, указанных выше.
В ЭТОМ СОСТОИТ ВАЖНОСТЬ И АКТУАЛЬНОСТЬ дисциплины, к изучению которой Вы сегодня преступили.
Слайд 6Основные главы дисциплины
Уравнения электромагнитного поля.
Уравнения электромагнитного поля для направляющих сред.
Поперечные
и продольные поля. Векторные и скалярные операторы.
Уравнения электромагнитного поля волноводов
без источников.
Однородные векторные волновые уравнения для изотропных, анизотропных и поглощающих сред.
Метод мод для решения уравнений Максвелла.
Возбуждение мод источниками тока.
Связанные, локальные и вытекающие моды.
Круглые волоконные световоды.
Слайд 7В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать:
- основные уравнения электромагнитного
поля, принципы и теоремы электродинамики;
- классы электродинамических задач и подходы
к их решениям;
- основные математические модели электромагнитных волновых процессов;
- модели сред, условия распространения и возбуждения волн;
- методы анализа и расчета простейших структур для излучения электромагнитных волн, основных типов волноводов и резонаторов.
Слайд 8 Уметь:
- использовать основные уравнения
и теоремы электродинамики применительно к базовым задачам оптоэлектроники;
- использовать вспомогательные
диаграммы и графики для определения параметров оптических линий передачи данных.
Владеть:
- методами расчета и анализа характеристик электромагнитных волн с учетом их распространения и возбуждения;
- методами расчета влияния параметров среды на устойчивость оптических каналов передачи данных.
В результате изучения дисциплины студент должен:
Слайд 9Балльно-рейтинговая система для дисциплины
Слайд 11Итоговый персональный рейтинг студента
Персональный рейтинг студента оценивается по 100-балльной системе,
которая формируется тремя этапами:
- 1 этап «Текущий контроль» проводится на
8-й неделе по дуальному принципу (аттестован – неаттестован), по 40-балльной оценке;
2 этап «Текущий контроль» проводится на 17-й неделе с выставлением оценок по 4-х балльной системе с учетом рейтинговых баллов, до 80 баллов;
3 этап «Экзамен (Диф. зачет)» до 100 баллов.
Слайд 12Вопрос 2.
Волоконно-оптические линии связи
Общая схема построения радиолинии
Слайд 13Упрощенная схема гетерогенной технологической радиосети обмена данными в системе управления
группой морских буровых платформ
Слайд 14Типовая схема технологической радиосети обмена данными в системе управления телемеханикой
продуктопровода
Слайд 15Упрощенная схема гетерогенной технологической радиосети обмена данными в автоматизированной системе
коммерческого учета электроэнергии
Слайд 18Бронированный магистральный кабель
Слайд 21
3. Основные характеристики электромагнитного поля и среды его распространения.
А. Параметры,
характеризующие среду распространения.
Б. Параметры, характеризующие источники поля.
Слайд 22Среда распространения
характеризуется параметрами
Слайд 23Параметры,
характеризующие источники поля
Источником ЭМП являются электрические заряды. Неподвижные заряды
создают постоянное электрическое или электростатическое поле.
Заряды, движущиеся с постоянной скоростью
(постоянный ток), создают постоянное магнитное поле, а заряды, движущиеся с переменной скоростью (переменный ток), создают электромагнитное поле.
Всю совокупность электромагнитных явлений принято разделять на два взаимосвязанных поля: электрическое и магнитное, хотя разделение это носит относительный характер и зависит от выбранной системы отсчета.
Слайд 25Параметры,
характеризующие источники поля
Слайд 26Вопрос 4.
Уравнения Максвелла в интегральной и дифференциальной форме
Слайд 27Интегральная форма написания позволяет характеризовать поле во всем исследуемом пространстве
(применяется как более наглядная форма разъяснения).
Слайд 30Система уравнений
Дж. Максвелла в дифференциальной форме
Дифференциальная форма написания позволяет
характеризовать поле в каждой точке пространства (чаще применяется при расчетах
характеристик поля и источников).
Слайд 34МАТЕРИАЛ ЛЕКЦИИ ИСЧЕРПАН
БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ
Слайд 35Вопрос 4.
Граничные условия для векторов электромагнитного поля.
Слайд 36Общая задача о граничных условиях
Математически постановка данной задачи выглядит следующим
образом. На рисунке представлено пространство со средами 1 и 2.
Среда 1 в каждой своей точке обладает своими электродинамическими параметрами . Среда 2, находясь внутри области 1, занимает объем с поверхностью , раздела двух сред. Среда 2 имеет свои параметры . На поверхности раздела выделена произвольная точка , относящейся к области 1. Требуется отыскать ЭМП в той же окрестности, принадлежащей области 2.
Слайд 37Разложение вектора поля на тангенциальную и нормальную составляющие
Слайд 38Граничные условия для нормальных составляющих магнитного поля
Слайд 39Граничные условия для нормальных составляющих электрического поля
Слайд 40Граничные условия для нормальных составляющих электрического поля. Случай 2.
Слайд 41Граничные условия для тангенциальной составляющей магнитного поля
Слайд 42Случай 1.
Электродинамические параметры обеих граничащих сред являются величинами конечными, значит
значение векторов плотности токов проводимости и смещения также конечны.
Слайд 43Случай 2.
Проводимость одной из граничных сред бесконечна.
Слайд 44Граничные условия для тангенциальных составляющих электрического поля
Слайд 45Граничные условия,
когда средой 2
является идеальный металл.