Basismodul Elektromagnetische Felder 1
| Credits | Workload | Kontaktzeit | Selbststudium | Dauer |
|---|---|---|---|---|
| 6 CP | 180 h | 3 SWS (45 h) | 135 h |
Teilnahmevoraussetzungen
Grundstudium Bachelor
Lehrveranstaltungen
| Veranstaltung/ Lehrform | CP | SWS | Häufigkeit | |
|---|---|---|---|---|
| Vorlesung und Übung Elektromagnetische Felder 1 | 6 CP | 3 SWS | WS, jährlich | |
Prüfungsleistung
schriftliche Prüfung (90 Minuten)
Note
Lernergebnisse / Kompetenzen
Elektromagnetische Felder I: Die Studierenden sollen
- ein Verständnis der grundsätzlichen Zusammenhänge auf einem anspruchsvollen Niveau erlangen, das der vorangegangenen Mathematikausbildung angemessen ist,
- auf dieser Grundlage zur Behandlung von analytischen Problemstellungen befähigt werden, insbesondere unter Verwendung der elektromagnetischen Potenziale sowohl für langsame als auch für schnelle Vorgänge (Schwerpunkt: Randwertprobleme der Wellenausbreitung),
- zur Abgrenzung des Einsatzes der elektromagnetischen Feldtheorie im Vergleich zum Einsatz von Leitungstheorie und Netzwerktheorie befähigt werden.
Inhalte
Elektromagnetische Felder I: Inhalte der Veranstaltung sind z.B.:
- Zusammenfassender Überblick über die Maxwellschen Gleichungen in Differenzial- und Integralform
- Abgrenzung der langsam veränderlichen Vorgänge von den schnell veränderlichen Vorgängen (Entscheidungskriterien)
- kurze Diskussion des Übergangs der Gleichungen für langsame Vorgänge auf den vollständigen Satz der Maxwellschen Gleichungen - Entsprechende Betrachtungen für die Potenzialgleichungen (Laplace-Gleichung vs. Wellengleichung)
- Separation der Variablen für Laplace-Gleichung und Helmholtz-Gleichung
- Anwendungsbeispiele dazu - Schnell veränderliche Felder, Maxwellsche Gleichungen bei beliebiger und bei harmonischer Zeitabhängigkeit
- Polarisationszustand von Feldern
- Telegrafengleichung
- Wellengleichung
- Helmholtz-Gleichung
- Wellenausbreitung im unbegrenzten, homogenen, isotropen Medium
- ebene Wellen
- Kenngrößen von Wellen
- Phasen-, Gruppen-, Energiegeschwindigkeit
- Leistungsfluss und Energie im schnell veränderlichen Feld
- Einführung des Poyntingvektors S - Reflexion und Transmission einer ebenen, harmonischen Welle an einer Grenzfläche
- Skineffekt (ebener und kreiszylindrischer Fall)
- elektrodynamische Potenziale (retardierte Potenziale)
- Hertzsche Vektoren
- allgemeine vektorielle Wellenpotenziale
- Zerlegung nach TE- und TM-Feldern
- Wellenausbreitung im Wellenleiter
- Hertzscher Dipol, grundlegende Antennenformen
- Lösung von Randwertproblemen bei Feldern mit harmonischer Zeitabhängigkeit
- Lösung der Helmholtz-Gleichung durch Separationsansatz
- Elementarlösungen in verschiedenen Koordinatensystemen
- Bessel-Funktion
- Anpassung der Lösungen an die Grenzbedingungen
- Lösung zweidimensionaler Probleme
- Zusammenhänge zwischen Feldtheorie und Netzwerktheorie
- Herkunft und Gültigkeitsbereich der Kirchhoffschen Gleichungen
- Konzentrierte Bauelemente
- TEM-Leitungen
- ideale und nichtideale Zwei- sowie N-Pole - Verknüpfungsgleichungen und deren Verallgemeinerung
- verallgemeinerte Beschreibung von Bauelementen über Leistungsfluss und Energie
- Methoden der Netzwerkanalyse
Alternative Wahlmodule zu diesem Modul
Dieses Modul gehört zur Gruppe "Basismodul Grundlagen". Es müssen zwei der vier Basismodule belegt werden.
- Basismodul Schaltungstechnik 1
- Basismodul Systemtheorie 1
- Basismodul Theoretische Informationstechnik 1
Modulzuordnung
Master of Science: Fach Grundlagen der Elektrotechnik
Disclaimer
Bitte beachten Sie, dass im Zweifel (z.B. sich widersprechende Angaben auf der Website und dem Modulhandbuch) für Ihr Studium immer die Angaben in der aktuellen Bachelorprüfungsordnung mit den entsprechenden Anhängen verbindlich sind. Wenden Sie sich bitte an die Fachstudienberatung, wenn Ihnen Unstimmigkeiten auffallen.
