Elektrodynamika techniczna: wykłady dla specjalności zamawianej - technologie informatyczne w elektrotechnice – ebook

Od ponad wieku korzystamy z dobrodziejstw, jakie niesie opanowanie energii elektrycznej. Z energią elektryczną jest związane pole elektromagnetyczne. Poznanie własności tego pola, umiejętność obliczeń coraz bardziej złożonych urządzeń elektrycznych, powstanie teorii obwodowych, wszystko to złożyło się na rozwój elektrotechniki. Pole elektromagnetyczne, wyrażone równaniami Maxwella, obejmuje szerokie widmo częstotliwości od zerowej odpowiadającej prądowi stałemu aż do częstotliwości rzędu 1022 Hz odpowiadającej promieniowaniu γ. Tak szerokie widmo pokrywa częstotliwości przemysłowe, stosowane w telekomunikacji, światło widzialne, promieniowanie rentgenowskie i wreszcie promieniowanie γ. W zakresie każdej z tych częstotliwości buduje się urządzenia wykorzystujące pole elektromagnetyczne. Zadaniem inżyniera jest umiejętność projektowania i eksploatacji takich urządzeń. Bez elementarnej znajomości zasad fizyki pola elektromagnetycznego jest bardzo trudno wnieść postęp, eksploatować czy konstruować nowe urządzenia wykorzystujące pole elektromagnetyczne. Obecne trendy rozwojowe w kierunku miniaturyzacji wielu urządzeń wymagają bardzo dobrej znajomości fizyki, a od konstruktora urządzeń elektrycznych szczególnie dobrej znajomości fizyki pola elektromagnetycznego. Często wykorzystuje się sprzężenie pola elektromagnetycznego z innymi polami fizycznymi, szczególnie jest to powszechne w urządzeniach z zakresu szybko rozwijającej się nanotechnologii i tutaj również zjawiska fizyczne są opisywane równaniami Maxwella. Na podstawie badań eksperymentalnych i obserwacji kosmologicznych wykazano, że równania te opisują zjawiska fizyczne od skali wymiarów jądra atomowego do wymiarów galaktycznych.
Literatura dotycząca pola elektromagnetycznego jest bardzo obszerna, co oczywiście powoduje trudności z wyborem. Dobrym wstępem do poznania pola elektromagnetycznego jest zapoznanie się z podręcznikami fizyki dotyczącymi pola elektromagnetycznego. W pierwszym czytaniu lepiej wybierać podręczniki napisane z zastosowaniem międzynarodowego układu jednostek. Bardzo dobrym podręcznikiem, wznowionym w ostatnich latach, jest „Feynmana wykłady z fizyki”, autorzy: Feynman R. P., Leighton R. B., Sands M., którego tom II dotyczy pola elektromagnetycznego. Podręczniki napisane specjalnie dla inżynierów, gdzie wykład z pola elektromagnetycznego często nazywa się wykładem z elektrodynamiki bądź elektrodynamiki technicznej, odpowiednie dla wstępnego kursu to: „Elektryczność i magnetyzm w technice” profesora H. Rawy, „Elektrotechnika teoretyczna”, tom II, „Pole elektromagnetyczne” profesora M. Krakowskiego. Bardziej zaawansowane podręczniki, raczej trudne w pierwszym czytaniu, to: Sikora R. „Teoria pola elektromagnetycznego”, Zahn M. „Pole elektromagnetyczne”, Griffiths D. J. „Podstawy elektrodynamiki”.
Trzeba również zwrócić uwagę, że teoria pola elektromagnetycznego wymaga znajomości aparatu matematycznego dotyczącego: algebry i analizy wektorowej, obliczania całek po krzywej, powierzchniowych i objętościowych, elementów geometrii różniczkowej. Wskazanym jest przypomnienie odpowiednich wiadomości z kursu matematyki.