11468 - Theoretische Elektrotechnik - Elektrostatik Modulübersicht

Modulnummer: 11468 - Auslaufmodul
Modultitel:Theoretische Elektrotechnik - Elektrostatik
  Theory of Electrical Engineering - Electrostatics
Einrichtung: Fakultät 1 - MINT - Mathematik, Informatik, Physik, Elektro- und Informationstechnik
Verantwortlich:
  • Prof. Dr.-Ing. Gardill, Markus
Lehr- und Prüfungssprache:Deutsch
Dauer:1 Semester
Angebotsturnus: jedes Sommersemester
Leistungspunkte: 6
Lernziele:Elek­tro­ma­gne­ti­sche Felder bil­den eine wichtige Grund­la­ge na­he­zu aller tech­ni­schen Anwendungen, die im Stu­di­engang Elek­tro­tech­nik be­han­delt wer­den. Die Stu­die­ren­den kennen zum einen die phy­si­ka­li­sche Natur elektromagnetischer Fel­der und ihre Wech­sel­wir­kung mit Materie, zum zwei­ten die für ihre Be­schrei­bung ge­eig­ne­ten ma­the­ma­ti­schen Konzepte. Die Stu­die­ren­den kön­nen die Her­lei­tung der Max­well­-Glei­chun­gen aus we­ni­gen aus­ge­wähl­ten Grund­be­ob­ach­tungen nach­voll­zie­hen und sie als Werk­zeu­ge zur Mo­del­lie­rung und Si­mu­la­ti­on wich­ti­ger elektromagnetischer Phä­no­me­ne ein­set­zen.
Inhalte:
  • Mathematische Vorbereitungen: Differentiation von Vektorfeldern, Koordinatensysteme, Differentialoperatoren, Integration von Vektorfeldern, Dirac's Delta-Funktion, Helmholtztheorem, skalare Potentiale und Vektorpotentiale, Maxwell-Gleichungen
  • Elektrostatik: Coulomb-Gesetz, elektrische Feldstärke, Feldgleichungen, Gauß-Gesetz, Leiter und Isolatoren, Randwertprobleme, elektrostatische Feldenergie, Kapazitätskoeffizienten, Multipolentwicklung des skalaren Potentials, Spiegelungsmethode, Lösung der Laplace-Gleichung durch Separationsansatz
  • Magnetostatik: Strom, Stromdichte, Ampere-Gesetz, Biot-Savart-Gesetz, Feldgleichungen, Feldverhalten an Grenzflächen, Magnetostatische Feldenergie, Induktionskoeffizienten, Multipolentwicklung des Vektorpotentials
  • Elektrodynamik: Induktionsgesetz, Feldgleichungen vor Maxwell, Kontinuitätsgleichung, Verschiebungsstrom, Maxwell-Gleichungen, Poynting-Theorem, Elektromagnetische Wellen im Vakuum, Hertzscher Dipol
Empfohlene Voraussetzungen:Kenntnisse:

  • Modul 11107 Höhere Mathematik - T1
  • Modul 11108 Höhere Mathematik - T2
  • Modul 11206 Höhere Mathematik - T3
  • Modul 33102 Elektrotechnik I: Gleichstromtechnik und Felder
  • Modul 33103 Elektrotechnik II: Wechselstriomtechnik
Zwingende Voraussetzungen: 
Lehrformen und Arbeitsumfang:
  • Vorlesung / 4 SWS
  • Übung / 2 SWS
  • Selbststudium / 90 Stunden
Unterrichtsmaterialien und Literaturhinweise:
  • S. Blume, Theorie elektromagnetischer Felder (Hüthig Verlag, 1994)
  • D.E. Bourne und P.C. Kendall, Vektoranalysis (Teubner Verlag, 1988)
  • R.P. Feynman, R.B. Leighton und M. Sands, Vorlesungen über Physik: Elektromagnetismus und Struktur der Materie (Oldenbourg, 2000)
  • T. Fließbach, Elektrodynamik: Lehrbuch zur Theoretischen Physik II (Springer, 2012)
  • D.J. Griffiths, Elektrodynamik: Eine Einführung (Pearson Verlag 2011)
  • S. Großmann, Mathematischer Einführungskurs in die Physik (Springer Verlag, 2012)
  • H. Henke, Elektromagnetische Felder: Theorie und Anwendung (Springer Verlag, 2011)
  • J.D. Jackson, Klassische Elektrodynamik (De Gruyter Verlag, 2014)
  • W. Nolting, Grundkurs Theoretische Physik 3: Elektrodynamik (Springer Verlag, 2004)
  • E.M. Purcell und D.J. Morin, Electricity and Magnetism (Cambridge University Press, 2013)
  • A. Zangwill, Modern Electrodynamics (Cambridge University Press, 2013)
Modulprüfung:Modulabschlussprüfung (MAP)
Prüfungsleistung/en für Modulprüfung:
  • Klausur, 120 min.
Bewertung der Modulprüfung:Prüfungsleistung - benotet
Teilnehmerbeschränkung:keine
Zuordnung zu Studiengängen:
  • Bachelor (universitär) / Elektrotechnik / PO 2014
  • Abschluss im Ausland / Heritage Conservation and Site Management / keine PO
Bemerkungen:keine
Veranstaltungen zum Modul:
  •  Vorlesung Elektromagnetische Felder
  •  Übung Elektromagnetische Felder
  •  Prüfung Elektromagnetische Felder
Veranstaltungen im aktuellen Semester:
Nachfolgemodul/e: Auslaufmodul ab: 24.11.2017