Beschreibung
„Theoretische Elektrotechnik“ ist eine Veranstaltung, welche das physikalische Verständnis von elektromagnetischen Feldern vertiefen soll. Sie bildet zudem eine Schlüsselqualifikation für andere Bereiche der Elektrotechnik. In der Energietechnik sind es beispielsweise die Gebiete der Hochspannungstechnik, elektrische Maschinen und im Allgemeinen die der Energieversorgung. Die Vorlesung Theoretische Elektrotechnik stellt in ihrer Gesamtheit aber auch eine Erweiterung des Lehrinhaltes in Richtung der klassischen Elektrodynamik dar, welche wiederum eine Brückenfunktion erfüllt, z.B. für das Gebiet der Hochfrequenztechnik und viele andere.
Die Veranstaltung „Theoretische Elektrotechnik 1“ umfasst die folgenden Themenstellungen:
1. Elektrostatik:
— Das elektrische Feld: Feldstärke und Flussdichte
— Die Grundgleichungen der Elektrostatik (Satz von Gauss, Wirbelfreiheit)
— Das elektrostatische Potenzial
— Kapazitätsberechnungen
— Einfluss des Materials
— Grenzbedingungen
— Energie und Kräfte
— Das elektrostatische Randwertproblem
— Analytische, grafische, semi-analytische, direkte und iterative numerische Lösungsverfahren
2. Das stationäre elektische Strömungsfeld:
— Strom und Stromdichte
— Die Grundgleichungen des stationären Strömungsfeldes (Kontinuitätzsgleichung, Gesetz von Ohm)
— Grenzbedingungen
— Leistungsdichte
— Widerstandsberechnungen
— Das Randwertproblem des stationären Strömungsfeldes
— Dualität zur Elektrostatik
Im Verlauf der Vorlesung werden auch die wichtigsten Elemente der Vektorrechnung, der Vektoranalysis, der
Koordinatensysteme und der Tensorrechnung erarbeitet.