Lernziele
Das Thema von Theoretische Elektrotechnik zu beherrschen heißt, die Theorie der Elektrodynamik zu kennen, zugehörige Methoden zu verstehen und anzuwenden sowie den Transfer zu elektrotechnischen Anwendungen durchzuführen.
Ungefähr mit Beginn des 20. Jahrhunderts verschmolzen die Disziplinen Elektrizität, Magnetismus und Optik zu einer einheitlichen Theorie, kompakt beschrieben durch die Maxwell'schen Gleichungen (Abbildung links). Auf diesen Gleichungen fußt die Ingenieursdisziplin Elektrotechnik. In dem Modul Theoretische Elektrotechnik gehen wir diesen Gleichungen auf den Grund und tauchen ein in die Welt, die Ampère, Faraday und Co entdeckt haben.
Unsere Reise startet mit den Effekten der Elektro-und Magentostatik, geht über quasistationäre Felder und endet damit, dass Sie verstehen wie die Maxwell'schen Gleichungen die Ausbreitung einer elektromagnetischen Welle beschreiben. Dabei stellen wir immer wieder die Verbindungen zwischen den Maxwell'schen Gleichungen und Anwendungen der Elektrotechnik.
Inhalte
Die Inhalte des Moduls sind folgende:
- Grundlagen: Skalar- und Vektorfelder, Vektoranalysis, Integralrechnung
- Maxwell'sche Gleichungen: Differentielle und integrale Form, Ausbreitung einer elektromagnetischen Welle
- Elektrostatik: Coulomb'sches Gesetz, Gauß'sches Gesetz
- Magnetostatik: Magnetische Kraft, Biot-Savart'sches Gesetz, Ampère'sches Gesetz
- Induktionsgesetz: Ruhe und Bewegungsinduktion
- Numerische Berechnung von Feldern, Anwendungsbeispiele
Literatur
Eine Auswahl der von mir empfohlenen Literatur ist folgende:
- J. Griffiths. Elektrodynamik: Eine Einführung, Pearson, 4. Auflage, 2018
- Feynman et al. Feynman Vorlesungen über Physik: Band 2: Elektromagnetismus und Struktur der Materie. Oldenbourg, 2. Auflage, 1991
- Gustrau. Angewandte Feldtheorie. Hanser, 2018
Zielgruppe
Pflichtmodul für
- Master Elektrotechnik
Organisatorisches
| Umfang |
2 SWS Vorlesung 1 SWS Übung |
| Leispungspunkte | 5 |
| Voraussetzungen |
-- |
| Prüfungsform |
Klausur |