Modulbeschreibung

Modul: Theoretische Elektrotechnik II: Zeitabhängige Felder

Lehrveranstaltungen:

TitelTypSWSZeitraum
Theoretische Elektrotechnik II: Zeitabhängige FelderVorlesung3Wintersemester
Theoretische Elektrotechnik II: Zeitabhängige FelderGruppenübung2Wintersemester

Modulverantwortlich:

Prof. Christian Schuster

Zulassungsvoraussetzungen:

Keine

Empfohlene Vorkenntnisse:

Elektrotechnik I, Elektrotechnik II, Theoretische Elektrotechnik I

Mathematik I, Mathematik II, Mathematik III, Mathematik IV

Modulziele / angestrebte Lernergebnisse:

Fachkompetenz

Wissen

Die Studierenden können die grundlegenden Formeln, Zusammenhänge und Methoden der Theorie zeitabhängiger elektromagnetischer Felder erklären. Sie können das prinzipielle Verhalten von quasistationären und voll dynamischen Feldern in Abhängigkeit von ihren Quellen erläutern.  Sie können die Eigenschaften komplexer elektromagnetischer Felder mit Hilfe des Superpositionsprinzips auf Basis einfacher Feldlösungen beschreiben. Sie können einen Überblick über die Anwendungen zeitabhängiger elektromagnetischer Felder in der elektrotechnischen Praxis geben.

Fertigkeiten

Die Studierenden können eine Reihe von Verfahren zur Lösung der Diffusions- und der Wellengleichung für allgemeine zeitabhängige Feldprobleme anwenden. Sie können einschätzen, welche prinzipiellen Effekte gewisse zeitabhängige Feldquellen erzeugen und können diese quantitativ analysieren. Sie können abgeleitete Größen zur Charakterisierung voll dynamischer Felder (Wellenimpedanz, Skintiefe, Poynting-Vektor, Strahlungswiderstand usw.) aus den Feldern ableiten und für die Anwendung in der elektrotechnischen Praxis deuten.

Personale Kompetenzen

Sozialkompetenz

Die Studierenden können in kleinen Gruppen fachspezifische Aufgaben gemeinsam bearbeiten und Ergebnisse in geeigneter Weise präsentieren (z.B. während der Kleingruppenübungen).

Selbstständigkeit

Die Studierenden sind in der Lage, die notwendigen Informationen aus den angegebenen Literaturquellen zu beschaffen und in den Kontext der Vorlesung zu setzen. Sie können ihren Wissensstand mit Hilfe vorlesungsbegleitender Maßnahmen (Quiz-Fragen in den Vorlesungen, klausurnahe Aufgaben) kontinuierlich überprüfen und auf dieser Basis ihre Lernprozesse steuern. Sie können ihr erlangtes Wissen in Bezug zu aktuellen Forschungsthemen an der TUHH setzen (z.B. im Bereich der Hochfrequenztechnik und Optik).

Leistungspunkte Modul:

6 LP

Studienleistung:

Klausur

Arbeitsaufwand in Stunden:

Eigenstudium: 110, Präsenzstudium: 70


Lehrveranstaltung: Theoretische Elektrotechnik II: Zeitabhängige Felder

Dozent:

Christian Schuster

Sprache:

Deutsch

Zeitraum:

Wintersemester

Inhalt:

- Theorie und prinzipielles Verhalten quasistationärer Felder

- Induktion und Induktionsgesetz

- Skin Effekt und Wirbelströme

- Abschirmung zeitlich veränderlicher magnetischer Felder

- Theorie und prinzipielles Verhalten voll dynamischer Felder

- Wellen-Gleichung und Eigenschaften ebener Wellen

- Polarisation und Superposition ebener Wellen

- Reflexion und Brechung ebener Wellen an Grenzflächen

- Theorie der Wellenleiter

- Rechteckhohlleiter, planarer optischer Wellenleiter

- elektrische und magnetische Dipolstrahlung

- Einfache Antennen-Arrays

Der praktische Umgang mit numerischen Methoden wird durch interaktives Bearbeiten von MATLAB-Programmen in besonders vorbereiteten Vorlesungen geübt.

Literatur:

- G. Lehner, "Elektromagnetische Feldtheorie: Für Ingenieure und Physiker", Springer (2010)

- H. Henke, "Elektromagnetische Felder: Theorie und Anwendung", Springer (2011)

- W. Nolting, "Grundkurs Theoretische Physik 3: Elektrodynamik", Springer (2011)

- D. Griffiths, "Introduction to Electrodynamics", Pearson (2012)

- J. Edminister, "Schaum's Outline of Electromagnetics", Mcgraw-Hill (2013)

- Richard Feynman, "Feynman Lectures on Physics: Volume 2", Basic Books (2011)