Elektromagnetische Felder I (EMF I)2.5 ECTS
Modulverantwortliche/r: Manfred Albach
Lehrende:
Manfred Albach
Startsemester: |
SS 2011 | Dauer: |
1 Semester |
Präsenzzeit: |
30 Std. | Eigenstudium: |
45 Std. |
Lehrveranstaltungen:
Inhalt:
Diese Vorlesung befasst sich mit der Lehre von den elektromagnetischen Feldern. Sie führt die für eine physikalische Beschreibung der Naturvorgänge notwendigen begrifflichen Grundlagen ein. Die mathematische Formulierung der Zusammenhänge bildet das Fundament für eine Anwendung der theoretischen Erkenntnisse auf die vielfältigen Probleme der Praxis. Zum Verständnis sind die Grundlagen der Vektoranalysis Voraussetzung.
Der inhaltliche Aufbau der Vorlesung orientiert sich an der induktiven Methode. Ausgehend von den Erfahrungssätzen für makroskopisch meßbare elektrische und magnetische Größen werden schrittweise die Maxwellschen Gleichungen abgeleitet. Im ersten Teil der Vorlesung werden zunächst die Elektrostatik, das stationäre Strömungsfeld sowie das stationäre Magnetfeld behandelt.
Der zweite Vorlesungsteil beginnt mit einem Abschnitt über Lösungsverfahren (Spiegelung, Separation der Variablen). Dieses Kapitel nimmt insofern eine Sonderstellung ein, als es im wesentlichen um einfache mathematische Verfahren geht, die als Bindeglied zwischen theoretischer Erkenntnis und praktischer Umsetzung bei der Lösung technischer Probleme dienen. Im Anschluß daran wird der allgemeine Fall der zeitlich veränderlichen Felder mit Skineffekt- und Wellenerscheinungen behandelt.
Inhaltsverzeichnis: Teil I
1. Vorbemerkungen
2. Elektrostatik
2.1 Grundlagen
2.2 Felder von Ladungsverteilungen
2.3 Darstellung von Feldern
2.4 Isotropes inhomogenes Dielektrikum
2.5 Systeme aus mehreren Leitern, Teilkapazitäten
2.6 Energiebetrachtungen
2.7 Kraftwirkungen
3. Das stationäre Strömungsfeld
4. Das stationäre Magnetfeld
4.1 Grundlagen
4.2 Felder von Stromverteilungen
4.3 Darstellung von Feldern
4.4 Energiebetrachtungen, Induktivitäten
4.5 Kraftwirkungen
Inhaltsverzeichnis: Teil II
5. Elementare Lösungsverfahren
6. Das zeitlich veränderliche elektromagnetische Feld
7. Anhang
Lernziele und Kompetenzen:
Nach der Teilnahme an den Modulveranstaltungen sind die Studierenden in der Lage:
Methoden zur Berechnung und Darstellung von Feldverteilungen anzuwenden,
reale Anordnungen in kapazitive und indukive Ersatznetzwerke zu übertragen,
die Bedeutung von Feldgleichungen und Randbedingungen zu verstehen,
die Begriffe elektrischer und magnetischer Dipol zu bewerten,
die in statischen und stationären Situationen auftretenden Kräfte zu berechnen.
Literatur:
Organisatorisches:
Voraussetzung: Vektoranalysis, z.B. aus der Mathematik-VL im Grundstudium
Weitere Informationen:
www: http://www.emf.eei.uni-erlangen.de/lehre/elektromagnetische-felder-1/
Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:
Das Modul ist im Kontext der folgenden Studienfächer/Vertiefungsrichtungen verwendbar:
- Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Bachelor of Science): 4-5. Semester
(Po-Vers. 2007 | Bachelorprüfung | NF Mechatronics | Elektromagnetische Felder I)
- Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Bachelor of Science): 4-5. Semester
(Po-Vers. 2007 | Bachelorprüfung | Technische Wahlmodule | Elektromagnetische Felder I)
- Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Bachelor of Science): 4-5. Semester
(Po-Vers. 2009 | Bachelorprüfung | NF Mechatronics | Elektromagnetische Felder I)
- Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Bachelor of Science): 4-5. Semester
(Po-Vers. 2010 | Bachelorprüfung | NF Mechatronics | Elektromagnetische Felder I)
- Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Bachelor of Science): 4-5. Semester
(Po-Vers. 2007 | Pflichtmodule | Elektromagnetische Felder I)
- Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Bachelor of Science): 4-5. Semester
(Po-Vers. 2009 | Pflichtmodule | Elektromagnetische Felder I)
- Medizintechnik (Bachelor of Science): 4-5. Semester
(Po-Vers. 2009 | Bachelorprüfung | Kompetenzfeld Bildgebende Verfahren | Elektromagnetische Felder I)
Studien-/Prüfungsleistungen: