Elektromagnetische Felder II (EMF II)5 ECTS
(englische Bezeichnung: Electromagnetic Fields II)

Lehrveranstaltungen:

• • Elektromagnetische Felder II
    (Vorlesung, 2 SWS, Klaus Helmreich, Do, 10:15 - 11:45, H5)
  • Übungen zu Elektromagnetische Felder II
    (Übung, 2 SWS, Gerald Gold, Mo, 16:15 - 17:45, H6; Am 23.10.17 und 30.10.17 ist Vorlesung statt Übung!)

Empfohlene Voraussetzungen:

Voraussetzung: EMF I und Vektoranalysis, z.B. aus der Mathematik-VL im Grundstudium

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 Systeme aus mehreren Leitern, Teilkapazitäten

• 2.5 Isotropes inhomogenes Dielektrikum

• 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

• 5.1 Spiegelungsverfahren

• 5.2 Einführung in die Potentialtheorie
  

6. Das zeitlich veränderliche elektromagnetische Feld

• 6.1 Grundlagen

• 6.2 Skineffekterscheinungen

• 6.3 Wellenerscheinungen
  

7. Anhang

Lernziele und Kompetenzen:

Nach der Teilnahme an den Modulveranstaltungen sind die Studierenden in der Lage:

• das Verfahren der Spiegelung bei der Berechnung elektromagnetischer Felder anzuwenden,

• die Methode der Separation der Variablen auf die Lösung von Randwertproblemen anzuwenden,

• die Begriffe Skin- und Proximityeffekt zu verstehen und bei der Berechnung frequenzabhängiger Verluste anzuwenden,

• Poyntingscher Vektor und Wellenausbreitung zu verstehen,

• die grundlegenden Kenngrössen von Antennen zu verstehen,

• Nah- und Fernfelder von einfachen Antennenstrukturen zu analysieren.

Literatur:

• Skript zur Vorlesung

• Übungsaufgaben mit Lösungen auf der Homepage

• Formelsammlung

Weitere Informationen:

Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:
Das Modul ist im Kontext der folgenden Studienfächer/Vertiefungsrichtungen verwendbar:

1. Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Bachelor of Science): 5. Semester
   (Po-Vers. 2007 | TechFak | Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Bachelor of Science) | Pflichtmodule | Elektromagnetische Felder II)
2. Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Bachelor of Science): 5. Semester
   (Po-Vers. 2009 | TechFak | Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Bachelor of Science) | Pflichtmodule | Elektromagnetische Felder II)
3. Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Bachelor of Science)
   (Po-Vers. 2017w | TechFak | Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Bachelor of Science) | Gesamtkonto | Elektromagnetische Felder II)
4. Informatik (Master of Science)
   (Po-Vers. 2010 | TechFak | Informatik (Master of Science) | Nebenfach | Nebenfach Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik | Allgemeine Elektrotechnik | Elektromagnetische Felder II)
5. Medizintechnik (Bachelor of Science)
   (Po-Vers. 2009 | TechFak | Medizintechnik (Bachelor of Science) | Modulgruppen B5 und B8.1 - Kompetenzfeld Bildgebende Verfahren | Modulgruppe B8.1 - Vertiefungsmodule ET/INF | Elektromagnetische Felder II)
6. Medizintechnik (Bachelor of Science): 5-6. Semester
   (Po-Vers. 2013 | TechFak | Medizintechnik (Bachelor of Science) | Kern- und Vertiefungsmodule der Kompetenzfelder | Studienrichtung Bildgebende Verfahren | B8 Vertiefungsmodule ET/INF | Vertiefungsmodule aus der Studienrichtung Bildgebende Verfahren)
7. Medizintechnik (Bachelor of Science)
   (Po-Vers. 2018w | TechFak | Medizintechnik (Bachelor of Science) | Bachelorprüfung | Vertiefungsmodule ET/INF | Elektromagnetische Felder II)
8. Medizintechnik (Master of Science)
   (Po-Vers. 2011 | TechFak | Medizintechnik (Master of Science) | Modulgruppen M2 - M8 | Fachrichtung 'Medizinelektronik' | M4 Kernfächer der Medizintechnik I | Elektromagnetische Felder II)
9. Medizintechnik (Master of Science)
   (Po-Vers. 2013 | TechFak | Medizintechnik (Master of Science) | Studienrichtung Medizinelektronik | M3 Medizintechnische Kernmodule (MEL))
10. Medizintechnik (Master of Science)
    (Po-Vers. 2018w | TechFak | Medizintechnik (Master of Science) | Studienrichtung Medizinelektronik | M3 Medizintechnische Kernmodule (MEL))

Studien-/Prüfungsleistungen:

Vorlesung Elektromagnetische Felder II (Prüfungsnummer: 25301)

(englischer Titel: Lecture: Electromagnetic Fields II)

Prüfungsleistung, Klausur, Dauer (in Minuten): 90, benotet, 5.0 ECTS

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

Erstablegung: WS 2018/2019, 1. Wdh.: SS 2019, 2. Wdh.: WS 2019/2020

1. Prüfer:

Termin: 02.04.2019, 14:00 Uhr
Termin: 10.10.2019, 08:00 Uhr, Ort: H 9 TechF
Termin: 10.06.2020
Termin: 30.10.2020, 11:00 Uhr, Ort: H 7 TechFTermin: 02.04.2019, 14:00 Uhr
Termin: 10.10.2019, 08:00 Uhr, Ort: H 9 TechF
Termin: 10.06.2020
Termin: 30.10.2020, 11:00 Uhr, Ort: H 7 TechF