Vorlesung "Theoretische Elektrotechnik"
- Details
- Zuletzt aktualisiert: Donnerstag, 30. Januar 2020 10:42
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Empfohlene Einordnung im Curriculum
Pflichtvorlesung für Studierende elektrotechnischer Diplom- und Master-Studiengänge am Ende des Studiums
Nicht für Bachelor- und Wirtschaftsingenieur-Studiengänge
Englische Bezeichnung
Theroretical Electrical Engineering
Umfang
4 Semesterwochenstunden (2 Blöcke zu 90 Minuten) über ein Semester
Sprache
deutsch
Motivation
Diese Vorlesung erweitert die Vorlesungen über die Grundlagen der Elektrotechnik und Hochfrequenztechnik während des Grundstudiums von Diplom-Studiengängen bzw. in Bachelor-Studiengängen. Sie gehört unbedingt in das Hauptstudium von ernstzunehmenden elektrotechnischen Diplomstudiengängen bzw. Master-Studiengängen.
Die Vorlesung vertieft die Behandlung statischer, stationärer, quasistationärer und schnell veränderlicher elektromagnetischer Felder mit den Methoden der Vektoranalysis. Sie soll die Hörer nicht mit zum Selbstzweck verkommener Theorie quälen, sondern zum Nachdenken anregen und ihr Verständnis vertiefen.
Ausbildungsziele
- Die Teilnehmer haben ein vertieftes Verständnis davon, was das elektromagnetische Feld eigentlich ist und wie seine üblicherweise getrennt voneinander behandelten Ausprägungen zusammenhängen.
- Mit dieser Denkschulung und Anbindung an fundamentale wissenschaftstheoretische und philosophische Fragestellungen bildet diese Lehrveranstaltung ein Kernelement der akademischen Ausbildung "klassischer" deutscher Elektroingenieure.
Erforderliche Vorkenntnisse und Fähigkeiten
- Vektorrechnung: Addition, Subtraktion, Skalarprodukt, Kreuzprodukt
- Grundlagen der Matrizenrechnung
- Zwei- und dreidimensionale Koordinatensysteme mit ihren Einheitsvektoren
- Kenntnis und Verständnis der Maxwellschen Gleichungen
- Vorkenntnise der Vektoranalysis sind NICHT erforderlich
Inhalt
- Wiederholung: Differenzielle und integrale elektromagnetische Feldgrößen
- Wiederholung: Differentialgeometrie
- Wiederholung der Maxwellschen Gleichungen in integraler Darstellung
- Wiederholung: Beschreibung der elementaren elektrischen und magnetischen Felder mit den Maxwellschen Gleichungen in integraler Form
- Was ist eigentlich das elektromagnetische Feld?
- Existenz der Größen zur Beschreibung des elektromagnetischen Feldes
- Methodische Unterschiede der elektrotechnischen und der physikalischen Betrachtungsweise
- Tensoren
- Grundlagen der Vektoranalysis
- Maxwellsche Gleichungen in differenzieller Darstellung
- Kontinuitätssatz
- Materialgleichungen
- Anisotrope und dispersive Stoffe
- Wellenausbreitung
- Retardierte Potenziale
- Jenseits von Maxwell: Magnetische Monopole, Wechselwirkung zwischen elektromagnetischem Feld und Gravitationsfeld
Lehrmethodik
Seminaristische Vorlesung. Intensive Einbeziehung der Hörer durch begleitende Fragen und Behandlung von Fragen aus dem Auditorium.
Lehrmaterialien
- Literaturempfehlungen
- Ausbildungsziele
- Gliederung der Vorlesung
- Arbeitsblätter, die einen Teil des Stoffes abdecken
- Aufgabensammlung
- Lösungshinweise zur Aufgabensammlung
Prüfungsform
Klausur von 90 Minuten Dauer