Elektromagnetische Feldtheorie

Vortragende/r (Mitwirkende/r)
Nummer0000002198
Art
Umfang6 SWS
SemesterWintersemester 2019/20
UnterrichtsspracheDeutsch
Stellung in StudienplänenSiehe TUMonline
TermineSiehe TUMonline

Teilnahmekriterien & Anmeldung

Lernziele

Nach dem erfolgreichen Abschluss des Moduls sind die Studierenden in der Lage - statische, stationäre, quasi-stationäre und hochfrequente elektromagnetische Vorgänge in technischen Anwendungen zu verstehen - Methoden zur feldtheoretischen Analyse auf technische Problemstellungen anzuwenden - verschiedene Formen der Ausbreitung elektromagnetischer Wellen zu beschreiben und zu erklären - die feldtheoretischen Grundlagen elektrischer Bauelemente und Netzwerke zu charakterisieren

Beschreibung

- Kontinuumstheorie des Elektromagnetismus (Maxwellsche Gleichungen, Bilanzgleichungen, Vierer-Potential, Feldverhalten an Materialgrenzen) - Randwertproblem der Potentialtheorie (Poisson-Gleichung, Green-Funktionen), Anwendungen: Elektrostatik,stationäre Strömung, Wärmeleitung - Modellierung elektromagnetischer Vorgänge mit Kompaktmodellen (räumliche Diskretisierung vermittels Kirchhoffscher Netze, kapazitive Speicherelemente, induktive Speicherelemente, niederfrequente komplexe Wechselstromrechnung) - Elektromagnetische Wellen in homogenen Medien (allgemeine ebene Wellen in 3D, harmonische ebene Wellen, Fourierdarstellung allgemeiner EM-Wellen) - Räumlich gedämpfte EM-Wellen in dissipativen und dispersiven Medien (komplexe Dispersionsrelation, Wirbelstromeffekte, Skin-Effekt) - Geführte EM-Wellen (Wellenleiter, Resonatorkavitäten, HF-Kabel) - Abstrahlungsprobleme (Antennen, Superpotential, Hertzscher Dipol)

Inhaltliche Voraussetzungen

Folgende Module sollten vor der Teilnahme bereits erfolgreich absolviert sein: - Analysis 1 - Analysis 2 - Lineare Algebra - Elektrizität und Magnetismus

Lehr- und Lernmethoden

Das Modul enthält eine Vorlesung und wöchentliche Tutorübungen. In der Vorlesung werden über einen Vortrag des Dozierenden theoretische Inhalte und einführende Beispiele vermittelt. Diese werden dann in den Tutorübungen über selbstständig vom Studierenden vorbereitete Übungsaufgaben, die vorab durch Übungsblätter bekannt gegeben werden, in einen Anwendungskontext gesetzt, mit einem Tutor diskutiert und anhand von Anwendungsbeispielen vertieft. Folgende Medienformen finden Verwendung: - Präsentationen (PowerPoint) - gedrucktes Skript - Übungsaufgaben (gedruckt und als Download)

Studien-, Prüfungsleistung

Anhand einer schriftlichen Abschlussklausur mit 120 Minuten Bearbeitungsdauer weisen Studierende durch die Lösung von Rechenaufgaben und durch Beantwortung von Fragen nach, dass sie feldtheoretische Methoden zur Lösung technischer Problemstellungen anwenden können und dass sie elektromagnetische Vorgänge in technischen Anwendungen verstehen.

Empfohlene Literatur

G. Lehner: Elektromagnetische Feldtheorie Für Ingenieure und Physiker, Springer-Verlag, 2010 H. Henke: Elektromagnetische Felder, Springer-Verlag, 2011 D. J. Griffiths: Elektrodynamik, Pearson Studium, 3. Auflage, 2011 B. M. Notaroš: Electromagnetics, Pearson Education, 1. Auflage, 2010 H. Klingbeil: Elektromagnetische Feldtheorie, Teubner, 2011 G. Mrozynski: Elektromagnetische Feldtheorie – Eine Aufgabensammlung, Teubner, 2003 K. Küpfmüller, W. Mathis, A. Reibiger: Theoretische Elektrotechnik: Eine Einführung, 19. Auflage, Springer-Vieweg, 2013 K. Simonyi: Theoretische Elektrotechnik, Wiley-VCH, 1993 J.D. Jackson: Klassische Elektrodynamik, 5. Auflage, Walter-de-Gruyter-Verlag, 2014 J.M. Jin: Theory and Computation of Electromagnetic Fields, 2nd Ed., Wiley IEEE-Press, 2015

Links