Veranstaltung: Elektromagnetische Wellen

Nummer:
141372
Lehrform:
Vorlesung und Übungen
Medienform:
rechnerbasierte Präsentation, Tafelanschrieb
Verantwortlicher:
Prof. Dr. Ralf Peter Brinkmann
Dozenten:
Dr. Denis Eremin (ETIT), M. Sc. Tobias Gergs (ETIT), M. Sc. Frederik Schmidt (ETIT)
Sprache:
Deutsch
SWS:
4
LP:
5
Angeboten im:
Wintersemester

Termine im Wintersemester

  • Beginn: Dienstag den 10.10.2017
  • Vorlesung Dienstags: ab 10:15 bis 11.45 Uhr im ID 03/463
  • Übung Donnerstags: ab 10:15 bis 11.45 Uhr im ID 03/463

Prüfung

Mündlich

Termin nach Absprache mit dem Dozenten.

Dauer: 30min
Prüfungsanmeldung: FlexNow

Ziele

Die Studierenden beherrschen die Theorie elektromagnetischer Wellen und können Probleme aus dem Bereich der Hochfrequenztechnik, Photonik oder Plasmatechnik lösen.

Inhalt

A. Elektrostatik

  • Wiederholung des Coulomb-Gesetzes, der Poisson-Gleichung und des Gauss-Gesetzes; Interpretation mittels Helmholtz-Zerlegungssatz fur Vektorfelder
  • Satz von Green, Lösung der Poisson-Gleichung mit Hilfe der Green-Funktion
  • Laplace-Gleichung in kartesischen und sphärischen Koordinaten und Kugelächenfunktionen; Green-Funktion in sphärischen Koordinaten, Multipol-Entwicklung

B. Magnetostatik

  • Wiederholung des Biot-Savart-Gesetzes und des Durchflutungsgesetzes; Kontinuitatsgleichung, Vektorpotential und Eichtransformation
  • Wiederholung des Induktionsgesetzes, Zeitableitung des Flussintegrals

C. Elektrodynamik (Grundlagen)

  • Wiederholung der Maxwell-Gleichungen: Verschiebungsstrom, Kontinuitatsgleichung; Elektrodynamische Potentiale, Eichtransformation mittels skalarer Eichfunktion
  • Coulomb und Lorenz-Eichung, skalare Wellengleichung
  • Green-Funktion der Wellengleichung, retardierte Potentiale
  • d'Alembert-Losungen der Wellengleichung
  • Erhaltungsgleichungen: Ladungs-, Impuls- und Drehimpulserhaltung, Poynting-Theorem
  • Wiederholung: Übergangsbedingungen an Medien und ebeneWellen in nichtleitenden Medien; Leitfähige Medien und inhomogene ebene Wellen

D. Elektrodynamik

  • Polarisation elektromagnetischer Wellen, Stokes-Parameter
  • Wiederholung des Superpositionsprinzips fur EM-Wellen, Phasen-/Gruppengeschwindigkeit; Wellenpakete und Ausbreitung in dispersiven Medien
  • Wiederholung der Schwingungstypen in Wellenleitern; Zylindrische Hohl-/Wellenleiter
  • Strahlung lokalisierter oszillierender Quellen, Nah- und Fernfeldnäherung

Voraussetzungen

keine

Empfohlene Vorkenntnisse

Inhalte der Bachelor-Vorlesungen (PO 13) Mathematik 1, 2 und 3 sowie Allgemeine Elektrotechnik 1, 2, 3 und 4

Materialien

Übungen:

Literatur

  1. Panofsky, Wolfgang K. H., Phillips, Melba "Classical Electricity and Magnetism", Dover Publications Inc., 2005
  2. Heald, Mark A., Marion, Jerry B. "Classical Electromagnetic Radiation", Dover Publications Inc., 1995
  3. Griffiths, D.J. "Introduction to Electrodynamics", Prentice Hall, 1999
  4. Jackson, John David "Klassische Elektrodynamik", Gruyter, Walter de GmbH, 1988
  5. Zangwill, A. "Modern Electrodynamics", Cambridge University Press, 2013

Sonstiges

Mit einer RUB-IP haben Sie hier Zugriff auf die elektronische Version des Buchs über Klassische Elektrodynamik von J.D. Jackson.