Bài giảng Trường điện từ - Giới thiệu môn học - Trần Quang Việt

1EE 2015 : Signals & Systems  Tran Quang Viet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – F – Electroma etics Field  CBGD: Trần Quang Việt  Liên hệ : Bộ môn CSKTĐ – P.104 nhà B3  Email : tqviethcmut@gmail.com ; tqviet@hcmut.edu.vn  Tài liệu tham khảo  Elements of Engineering Electromagnetics, Sixth Edition, Nannapaneni Narayana Rao, Prentice hall inc 2004.  Trường Điện từ, Ngô Nhật Ảnh, Trương Trọng Tuấn Mỹ, Đại học Quốc gia Tp HCM, 2000.  BKeL dùng tài khoản sinh viên: slides + bài tập EE 2003: Trường điện từ  Tran Quang Viet – FEEE – HCMUT Electromagnetics Field Giới thiệu môn học Lecture 0 EE 2003: Trường điện từ CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 2EE 2015 : Signals & Systems  Tran Quang Viet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – F – Electroma etics Field Trường điện từ có quan trọng không ?  Rất nhiều SV sau khi tốt nghiệp, đi làm sẽ trả lời “không” Một số SV sau khi tốt nghiệp, đi làm sẽ trả lời “có”  Rất nhiều SV sau khi tốt nghiệp, học cao hơn sẽ trả lời “có”  Còn chúng ta trong lớp này: “có” hay “không”???? EE 2015 : Signals & Systems  Tran Quang Viet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – F – Electroma etics Field Cách nhìn bài toán mạch điện ~ R1 R2Acos(t) i(t)=[A/(R1+R2)] cos(t) “Chỉ cái gì diễn ra bên trong mạch điện” CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 3EE 2015 : Signals & Systems  Tran Quang Viet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – F – Electroma etics Field Cách nhìn bài toán trường điện từ Bài toán mạch điện chỉ là một bài toán cụ thể của bài toán trường điện từ ~ R1 R2Acos(t) i(t) Electromagnetics Field “Cái gì diễn ra bên trong & ngoài mạch điện” EE 2015 : Signals & Systems  Tran Quang Viet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – F – Electroma etics Field Cái nhìn tổng quan về các thiết bị hiện đại “Thông minh” Sensing  Processing  Communicating CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 4EE 2015 : Signals & Systems  Tran Quang Viet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – F – Electroma etics Field Cái nhìn tổng quan về các thiết bị hiện đại EE 2015 : Signals & Systems  Tran Quang Viet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – F – Electroma etics Field Cái nhìn tổng quan về các thiết bị hiện đại CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 5EE 2015 : Signals & Systems  Tran Quang Viet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – F – Electroma etics Field Cái nhìn tổng quan về các thiết bị hiện đại EE 2015 : Signals & Systems  Tran Quang Viet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – F – Electroma etics Field Cái nhìn tổng quan về các thiết bị hiện đại CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 6EE 2015 : Signals & Systems  Tran Quang Viet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – F – Electroma etics Field Cái nhìn tổng quan về các thiết bị hiện đại EE 2015 : Signals & Systems  Tran Quang Viet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – F – Electroma etics Field Cái nhìn tổng quan về các thiết bị hiện đại CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 7EE 2015 : Signals & Systems  Tran Quang Viet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – F – Electroma etics Field Cái nhìn tổng quan về các thiết bị hiện đại EE 2015 : Signals & Systems  Tran Quang Viet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – F – Electroma etics Field Cái nhìn tổng quan về các thiết bị hiện đại CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 8EE 2015 : Signals & Systems  Tran Quang Viet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – F – Electroma etics Field Cái nhìn tổng quan về các thiết bị hiện đại EE 2015 : Signals & Systems  Tran Quang Viet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – F – Electroma etics Field Cái nhìn tổng quan về các thiết bị hiện đại CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 9EE 2015 : Signals & Systems  Tran Quang Viet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – F – Electroma etics Field Cái nhìn tổng quan về các thiết bị hiện đại EE 2015 : Signals & Systems  Tran Quang Viet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – F – Electroma etics Field Tiêu chuẩn kỹ thuật liên quan tới trường điện từ EMC  CE (European Conformity)(ElectroMagnetic Compatibility) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 10 EE 2015 : Signals & Systems  Tran Quang Viet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – F – Electroma etics Field Môn học này dạy & học cái gì? Không dạy & học về các thiết bị hiện đại mà dạy & học kiến thức nền tảng về trường điện từ để có thể sẵn sàng vận dụng vào việc lý giải + áp dụng vào các tính toán, thiết kế kỹ thuật EE 2015 : Signals & Systems  Tran Quang Viet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – F – Electroma etics Field Tỷ lệ đánh giá môn học  Bài tập (Quiz, In-Class) : 20% - Quiz (15-30 phút): chiếm 60%; 5 bàichọn 4 maxTB - Bài tập nhóm : chiếm 40%  Kiểm tra giữa học kỳ: chiếm 20%  Thi cuối học kỳ : 60% CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 11 EE 2015 : Signals & Systems  Tran Quang Viet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – F – Electroma etics Field Chuẩn đầu ra môn học (Learning Outcomes – L.O) L.O.1 Thể hiện việc hiểu hệ phương trình Maxwell và điều kiện biên thông qua dùng giải tích hàm nhiều biến để xác định nguồn trường điện từ. L.O.2 Dùng giải tích hàm nhiều biến và các nguyên lý điện và từ để tính trường điện và trường từ trong bài toán trường điện từ tĩnh. L.O.2.1 – Dùng luật Gauss tính trường điện tĩnh tạo ra do các phân bố điện tích đx. L.O.2.2 – Thiết lập phương trình Poisson-Laplace và điều kiện biên, sau đó áp dụng tính thế và trường điện tĩnh. L.O.2.3 – Liệt kê và giải thích các ảnh hưởng của vật dẫn và điện môi lên các đại lượng trường điện tĩnh. Mô tả nguyên lý màn chắn điện và đánh thủng điện môi. EE 2015 : Signals & Systems  Tran Quang Viet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – F – Electroma etics Field L.O.2 Dùng giải tích hàm nhiều biến và các nguyên lý điện và từ để tính trường điện và trường từ trong bài toán trường điện từ tĩnh. L.O.2.4 – Dùng phương pháp ảnh điện tìm thế và trường điện tĩnh trong các bài toán đơn giản. L.O.2.5 – Tính năng lượng và lực điện trong các bài toán đơn giản. L.O.2.6 – Dùng luật Ampere tính trường từ tĩnh tạo ra do các phân bố dòng đối xứng. L.O.2.7 – Tính năng lượng và lực từ trong các bài toán đơn giản. L.O.2.8 – Tính điện dung, điện trở và điện cảm các cấu trúc đơn giản dựa trên các khái niệm điện từ. Chuẩn đầu ra môn học (Learning Outcomes – L.O) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 12 EE 2015 : Signals & Systems  Tran Quang Viet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – F – Electroma etics Field L.O.3 Dùng các nguyên lý điện, từ để tính trường điện và trường từ trong bài toán trường điện từ biến thiên L.O.3.1 – Thiết lập hệ phương trình D’Alembert cho trường điện từ biến thiên từ hệ phương trình Maxwell. L.O.3.2 - Dùng nghiệm của phương trình D’Alembert để giải thích nguyên lý bức xạ điên từ của nguyên tố anten thẳng. L.O.3.3 - Dùng hệ phương trình Maxwell phức để thiết lập phương trình và nghiệm của quá trình lan truyền sóng phẳng đơn sắc. L.O.3.4 – Tính sóng điện từ phẳng đơn sắc truyền trong các môi trường tổn hao và không tổn hao đồng nhất, gồm có hệ số tắt dần, hệ số pha, trở sóng và mật độ công suất điện từ - vecto Poynting. Chuẩn đầu ra môn học (Learning Outcomes – L.O) EE 2015 : Signals & Systems  Tran Quang Viet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – F – Electroma etics Field L.O.3 Dùng các nguyên lý điện, từ để tính trường điện và trường từ trong bài toán trường điện từ biến thiên L.O.3.5 – Tính phản xạ và khúc xạ của sóng tới vuông góc trên biên điện môi và môi trường dẫn, bao gồm hệ số phản xạ và khúc xạ, trường tổng và vecto Poynting. L.O.3.6 – Dùng nguyên lý phản xạ của sóng phẳng truyền đến phương bất kỳ trên bên vật dẫn lý tưởng và điều kiện biên để giải thích hoạt động và các thông số của ống dẫn sóng hai bản song song, bao gồm các kiểu sóng truyền và tần số tới hạn. Chuẩn đầu ra môn học (Learning Outcomes – L.O) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 13 EE 2015 : Signals & Systems  Tran Quang Viet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – F – Electroma etics Field L.O.4 Dùng các nguyên lý điện và từ để phân tích sự lan truyền của sóng điện từ trên đường dây không tổn hao dưới tác động của nguồn xung và nguồn điều hòa L.O.4.1 – Dẫn ra phương trình đường dây mô tả quan hệ áp dòng và các thông số điện trở, điện dẫn, điện dung và điện cảm phân bố. L.O.4.2 – Giải ptđ dây không tổn hao trong miền thời gian (quá độ) với tác động là hàm bước, xung dirac, xung chữ nhật dùng giản đồ thời gian khoảng cách (giản đồ bounce) để tìm áp, dòng tại một điểm theo thời gian hay tại một thời điểm theo khoảng cách. L.O.4.3 – Giải đường dây tổn hao và không tổn hao trong miền tần số để tính trở kháng vào, hệ số phản xạ, biểu đồ sóng đứng, kỹ thuật hòa hợp, dòng, áp và công suất. Chuẩn đầu ra môn học (Learning Outcomes – L.O) EE 2015 : Signals & Systems  Tran Quang Viet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – F – Electroma etics Field Phương pháp đánh giá sinh viên Đánh giá theo chuẩn đầu ra (đề bài bám sát chuẩn đầu ra) Chấm bài theo mức độ đạt chuẩn đầu ra hay thang đánh giá (rubric) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 14 EE 2015 : Signals & Systems  Tran Quang Viet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – F – Electroma etics Field Thang đánh giá (rubric) (Mức 0) Không biết (Mức 1) Biết nhưng chưa hiểu (Mức 2) Hiểu nhưng chưa áp dụng được (Mức 3) Hiểu, áp dụng được nhưng còn sai sót (Mức 4) Hiểu, áp dụng thành thạo chính xác EE 2015 : Signals & Systems  Tran Quang Viet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – F – Electroma etics Field Thang đánh giá (rubric) a2. Using proper single and multi-variable calculus techniques to solve electromagnetic field problems. (Mức 0) Không biết hay không thể việc dùng công cụ toán để giải quyết bài toán trường điện từ. (Mức 1) Có thể hiện việc dùng công cụ toán để giải quyết bài toán trường điện từ nhưng chưa hợp lý. (Mức 2) Thể hiện việc dùng công cụ toán hợp lý để giải quyết bài toán trường điện từ nhưng khi tiến hành có nhiều lỗi (Mức 3) Thể hiện việc dùng công cụ toán hợp lý để giải quyết bài toán trường điện từ nhưng khi tiến hành có vài sai sót nhỏ (Mức 4) Thể hiện việc dùng công cụ toán hợp lý để giải quyết bài toán trường điện từ và tiến hành tính toán một cách đầy đủ, chính xác. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 15 EE 2015 : Signals & Systems  Tran Quang Viet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – F – Electroma etics Field Thang đánh giá (rubric) a4. Using proper principles of electricity and magnetism physics to solve electromagnetic field problems. (Mức 0) Không biết hay không thể hiện việc áp dụng các nguyên lý điện từ vào việc giải quyết bài toán. (Mức 1) Có thể hiện việc áp dụng các nguyên lý điện từ để giải quyết bài toán nhưng chưa hợp lý. (Mức 2) Thể hiện việc áp dụng các nguyên lý điện từ một cách hợp lý để giải quyết bài toán nhưng khi triển khai có nhiều lỗi. (Mức 3) Thể hiện việc áp dụng các nguyên lý điện từ một cách hợp lý để giải quyết bài toán nhưng khi triển khai có vài sai sót nhỏ. (Mức 4) Thể hiện việc áp dụng các nguyên lý điện từ một cách hợp lý để giải quyết bài toán và triển khai một cách đầy đủ, chính xác. EE 2015 : Signals & Systems  Tran Quang Viet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – F – Electroma etics Field Quy đổi điểm từ thang đánh giá (Mức 0) 0 điểm (Mức 1) 2.5 điểm (Mức 2) 5 điểm (Mức 3) 7.5 điểm (Mức 4) 10 điểm CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 16 EE 2015 : Signals & Systems  Tran Quang Viet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – F – Electroma etics Field Nội dung môn học  Vector và trường  Trường điện tĩnh  Trường từ tĩnh  Trường điện từ biến thiên  Lý thuyết và ứng dụng của đường dây truyền sóng Nguyên lý bức xạ điện từ và anten CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt