آموزش مبانی میدان ها و امواج الکترومغناطیسی

سرفصل ها و درس ها

مباحث اساسی در زمینه های الکترومغناطیسی Fundamental topics on Electromagnetic fields

• معرفی Introduction

• چرا به نظریه الکترومغناطیسی نیاز داریم؟ Why we need electromagnetic theory?

• تعاریف اساسی میدان های الکتریکی، مغناطیسی، برداری و اسکالر Basic definitions of electric ,magnetic,vector & scalar fields

• بردار واحد unit vector

• بردار موقعیت position vector

• توضیح بردار موقعیت برای نقاط مختلف مانند P(Ax,Ay,Az) Explanation of Position vector for different points like P(Ax,Ay,Az)

• مثال برای بردار موقعیت example for position vector

• بردار فاصله Distance vector

جبر برداری Vector algebra

• قوانین محصول نقطه ای dot product rules

• خواص جبر برداری و محاسبات برداری vector algebra and vector calculas properties

• قانون محصول نقطه و مشکل مشکل dot product rule and problem problem

• پیچ چوب پنبه قوانین دست راست و چپ cork screw right and left hand rules

• قوانین محصول سه گانه اسکالر و برداری scalar and vector triple product rules

بررسی سیستم های مختصات Review on coordinate systems

• سیستم مختصات - سیستم مختصات مستطیلی یا مختصات دکارتی coordinate systems-rectangular coordinate or cartesian coordinate systems

• سیستم مختصات مستطیلی Rectangular coordinate system

• سیستم مختصات استوانه ای cylindrical coordinate system

• مسئله problem

• سیستم مختصات کروی spherical coordinate system

• مستطیلی تا استوانه ای rectangular to cylindrical

• تبدیل های استوانه ای به کروی و مستطیلی به کروی نقطه ای cylindrical to spherical and rectangular to spherical point transformations

• اپراتور Del و قوانین آن Del operator and its rules

• تعاریف اساسی واگرایی و حلقه basic definitions of divergence and curl

• درک اولیه واگرایی Basic understanding of divergence

• واگرایی، پیچ خوردگی divergence,curl

الکترواستاتیک Electrostatics

• قانون کولمب Coulombs law

• قانون کولن به صورت برداری Coulombs law in vectorial form

• قانون کولمب برای N تعداد بارهای مختلف اعمال می شود (شکل برداری) Coulombs law applied for different N number of charges (vector form)

• شدت میدان الکتریکی Electric field intensity

• توزیع شارژ برای تنظیمات شارژ مختلف charge distributions for different charge configuarations

• شدت میدان الکتریکی در یک عنصر خط بی نهایت Electric field intensity in a infinite line element

• شدت میدان الکتریکی به دلیل حلقه دایره ای بار Electric field intensity due to a circular ring of charge

• شدت میدان الکتریکی ناشی از بار بی نهایت Electric field intensity due to infinite sheet of charge

• شار الکتریکی و خواص آن Electric flux and its properties

• چگالی شار الکتریکی برای توزیع بارهای مختلف Electric flux density for different charge distributions

• قانون گاوس و بیانیه آن Gauss law and its statement

• نکته مهمی که برای قانون گاوس باید به آن توجه کرد Important point to be noted for gauss law

• سطوح گوسی معادل برای توزیع بارهای مختلف Equivalent Gusssian surfaces for different charge distributions

• کاربردهای قانون گاوس: شارژ نقطه ای Applications of gauss law :point charge

• کاربردهای قانون گاوس: شارژ خط Applications of gauss law :line charge

• کاربردهای قانون گاوس: برگه شارژ Applications of gauss law :sheet of charge

• کاربردهای قانون گاوس حجم بار Applications of gauss law volume of charge

• انرژی و پتانسیل Energy and potential

• تفاوت پتانسیل و پتانسیل Potential and potential difference

• بالقوه به دلیل N تعداد شارژ potential due to N number of charges

• معادله دوم ماکسولز (del cross E=0 در سطح بسته) Maxwells 2nd equation (del cross E=0 in a closed surface)

• E=-Del V رابطه یا اثبات E=-Del V Relation or Proof

• انرژی چیست؟ و انرژی ذخیره شده در یک میدان الکترواستاتیک برای شارژ نقطه ای what is energy ? and Energy stored in an electrostatic field for point charge

• انرژی ذخیره شده در یک میدان الکترواستاتیک برای شارژ حجمی و سایر شارژها Energy stored in an electrostatic field for volume charge& others charges

• معادله تداوم Continuity equation

• زمان استراحت Relaxation time

• معادله پواسون و لاپلاس poisson's and laplace equation

مغناطیس استاتیک Magnetostatics

• مبانی مغناطیس استاتیک Basics on Magnetostatics

• قانون بیوت ساوارتس Biot savarts law

• شدت میدان مغناطیسی برای عنصر خط نامتناهی و محدود Magnetic field intensity for infinite and finite line element

• شدت میدان مغناطیسی برای یک حلقه دایره ای از عنصر حامل جریان Magnetic field intensity for a circular loop of current carrying element

• قانون مدار آمپر Amperes circuit law

• اثبات قانون مدار آمپر Proof of Amperes circuit law

• شدت میدان مغناطیسی ناشی از بار بی نهایت Magnetic field intensity due to infinite sheet of charge

• شار مغناطیسی و چگالی شار مغناطیسی Magnetic flux and Magnetic flux density

• پتانسیل اسکالر مغناطیسی Magnetic scalar potential

• پتانسیل بردار مغناطیسی Magnetic vector potential

• قانون فارادی و راه های بدست آوردن نرخ تغییر شار آن faradays law and its ways of getting rate of change of flux

• حلقه ثابت و حرکت در زمان متغیر B یا ترانسفورماتور EMF stationary loop and moving in a time varying B or Transformer EMF

• حلقه متحرک در یک B ثابت یا EMF حرکتی Moving loop in a stationary B or Motional EMF

• حلقه متحرک در زمان B (ترانسفورماتور emf + Motiona EMF) Moving loop in a time varying B (transformer emf +Motiona EMF)

• ناسازگاری قانون مدار آمپر Inconsistency of amperes circuit law

• چگالی جریان جابجایی Displacement current density

• مقدمه ای بر شرایط مرزی introduction to boundary conditions

• شرایط مرزی دی الکتریک-دی الکتریک Dielectric-Dielectric boundary conditions

• شرایط مرزی هادی-دی الکتریک Conductor-Dielectric boundary conditions

• شرایط مرزی مغناطیسی برای H و B Magnetic boundary conditions for H and B

ویژگی های الکترومغناطیسی یا معادلات موج Electromagnetic characteristics or Wave equations

• موج یا موج الکترومغناطیسی چیست؟ what is a wave or electromagnetic wave

• معادله موج برای دی الکتریک یا برای فضای آزاد wave equation for dielectric or for free space

• معادله موج در یک محیط رسانا یا رسانا wave equation in a conducting medium or conductor

• موج صفحه و موج صفحه یکنواخت و ویژگی های آن Plane wave and Uniform plane wave and its characteristics

• امپدانس ذاتی intrinsic impedence

• معادله موج EM به شکل فازور برای محیط دی الکتریک EM Wave equation in phasor form for dielectric medium

• معادله موج EM برای محیط رسانا EM wave equation for conducting medium

• معادله ماکسولز به صورت فازور Maxwells equation in phasor form

• انتشار موج بدون تلفات wave propagation lossless medium

• انتشار موج در محیط با اتلاف یا رسانا wave propagation in lossy or conducting medium

• اثبات ثابت میرایی و ثابت فاز Proof of attenuation constant and phase constant

• ویژگی های موج EM برای دی الکتریک خوب EM wave characteristics for good dielectric

• ویژگی های موج EM برای هادی خوب، سرعت انتشار موج EM wave characteristics for good conductor, velocity of wave propagation