Feldtheorie (L.048.10302) im Sommersemester 2016

Für Studierende im Bachelor Elektrotechnik und anderer Fächer ist die “Feldtheorie” der erste Teil des Pflichtmoduls "Theorie der Elektrotechnik” und wird üblicherweise im 4. Semester im gehört. Umfang ist 2V+2Ü (6ECTS).

Themen der Vorlesung

Folgende Themen werden behandelt (gleiche Themen aber andere Reihenfolge als im Modulhandbuch):

Elektrostatik: Elektrostatische Kraft, elektrisches Feld, Feldlinien, Gaußsches Gesetz, Stetigkeit an Grenzflächen, elektrostatisches Potential, Energie, Leiter, Kapazität, Lösung von Laplace- und Poissongleichung, Multipolentwicklung, Dielektrika
Magnetostatik: Lorentzkraft, Gesetz von Biot-Savart, Amperesches Gesetz, Vektorpotential, Magnetische Felder in Materie
Quasistatik, Vervollständigung der Maxwellschen Gleichungen

Solide Vorkenntnisse aus den Modulen "Höhere Mathematik" und "Grundlagen der Elektrotechnik" werden vorausgesetzt.

Vorlesung

Montags 11:15-12:45 im P 7 2.03
Dozent: Prof. Dr. J. Förstner
Die Vorlesungen werden vorrangig handschriftlich mit einem Tablet-PC gehalten. Mitschriften werden zeitnah als PDF-Dokumente im koaLA-System hinterlegt (und falls später Fehler erkannt werden korrigiert). Es wird kein weiteres Skript ausgeben.

Details: Eine Vorlesung bietet (z.B. gegenüber einem Buch) den Vorteil, dass Studierende direkt auftretende Verständnisfragen stellen können. Umgekehrt, kann der Dozent durch Fragen an das Auditorium das Mit- und Vorausdenken fördern, eine Lernkontrolle bieten und unmittelbar auf Wissens- und Verständnislücken reagieren. Daher ist eine aktive Mitarbeit auch in der Vorlesung erwünscht!

Übungszettel (=Hausübungen)

Ausgabe wöchentlich (in der VL und in als PDF in koaLA), Vor- und Nachbesprechung in den Übungsgruppen.
Ausarbeitungen können nach einer Woche Bearbeitungszeit zur Korrektur abgegeben werden.

Details: Meist findet erst durch die regelmäßige Bearbeitung von Übungsaufgabe ein so konkretes Auseinandersetzen mit den Inhalten der Vorlesung statt, dass diese wirklich durchdacht und verstanden werden können. Eine Diskussion in Kleingruppen ist ausdrücklich erwünscht, allerdings wird eine unabhängige eigenständige Niederschrift erwartet. Dann sollte auch ein guter Lerneffekt für die oft ähnlichen Klausuraufgaben gegeben sein.

Übungsgruppen

geplante Termine (erst ab der zweiten Semesterwoche):

Montags 09:30-11:00, P 7 2.03, Andre Hildebrandt
Donnerstags 11:00-12:30 (oder nach Absprache 11:15-12:45), P 1.5.10, Andre Hildebrandt

Ein Wechsel ist bei ausreichender Kapazität möglich.

Details: In den Übungsgruppen können einerseits Fragen zu Vorlesungsinhalten gestellt werden, andererseits werden die neuen und zurückgegebenen Übungsaufgaben besprochen. Das Vorstellen von gelösten Übungsaufgaben durch Teilnehmer übt das Präsentieren vor Gruppen und wird durch Bonuspunkte gefördert (s.u.). Manchmal werden auch weitere Zusatzthemen ergänzend zur Vorlesung behandelt.

Freie Sprechstunde/Tutorium

Freitags, um 13:30 Uhr im Raum P1.5.09. Dort werden Beispiele zur Vorlesung oder Übung vorgerechnet. Außerdem können dort Fragen zum Thema der Vorlesung oder zur benötigten Mathematik gestellt werden.

Klausur

Es wird eine Klausur zur Vorlesung angeboten. Der Termin ist am Freitag, den 05.08.2016 von 09.00 Uhr bis 11.30 Uhr, Hörsaal L2 (Die früher übliche Modulabschlussprüfung ist nicht mehr vorgesehen.)

Durch Lösen von Übungszetteln und Mitarbeit in den Übungsgruppen können zusätzliche Bonuspunkte für die schriftliche Klausur erworben werden (nach der Formel: erreichbare_Punkte_auf_Feldtheorieteil_der_Klausur*(8% * erreichte_Zettelpunkte / erreichbare_Zettelpunkte + 4% * min(Zahl_Lösungspräsentationen_in_Übung/ 4, 100%)).

Zur Teilnahme bitte fristgerecht in PAUL anmelden. Ein handschriftlich ein- oder zweiseitig mit eigenen Notizen beschriebenes DIN A4 Blatt darf verwendet werden (keine Kopien oder Ausdrucke!). Ausser Stiften und einem Lineal sind sonst keine weiteren Hilfsmittel (insbesondere keine Taschenrechner, Mobiltelefone, etc) erlaubt.

Hinweis: Die Klausur besteht aus einer Mischung verschiedener Fragen (z.B. Multiple Choice, Rechnungen, Skizzen, Erklärungen, kurze Herleitungen) aus dem Themenbereich der Vorlesung und der Übungen. Wer die Übungsaufgaben eigenständig bearbeitet hat und der Vorlesung folgen konnte, sollte kein Problem mit den Klausuraufgaben haben.

Kommunikation

Die aktuellen Sprechstundenzeiten und Kontaktdaten können auf der Mitarbeiter-Webseite des Fachgebiets Theoretische Elektrotechnik eingesehen werden.
Aktuelle Informationen und Rundmails werden in koaLA bekanntgegeben, dort wird auch für die Kommunikation unter Studierenden ein Forum und ein Wiki-Bereich eingerichtet und Materialien wie Übungszettel und Vorlesungsmitschriften hinterlegt. Jeder Teilnehmer, der sich in Paul angemeldet hat, sollte auch automatisch für die Lehrveranstaltung in koaLA eingetragen worden sein. Für Nachmeldungen einfach den IMT Loginname an uns mailen.
Über Anregungen und Kritik sind wir jederzeit dankbar, auch abseits der Evaluierung.

Empfohlene Literatur

D.J. Griffith "Elektrodynamik" (Pearson Verlag): Die VL orientiert sich (zumindest anfangs) an diesem Buch, das sehr systematisch und verständlich alle Konzepte erläutert; gut für Grundlagen (Feldtheorie), weniger für technische Anwendungen (EM Wellen).
Skript von Prof. Schuhmann (jetzt an der TU Berlin) - axiomatischer Zugang (d.h. von Maxwellgleichungen ausgehend); Konzepte werden nur wenig erläutert.
G. Lehner "Elektromagnetische Feldtheorie für Ingenieure und Physiker" (Springer-Verlag) - ausführlich, detailliert; manchmal etwas detaillverliebt; Konzepte kommen etwas zu kurz.
J.D. Jackson "Klassische Elektrodynamik" - DAS Standardwerk, das jeden Aspekt intensiv und präzise auf recht hohem Niveau behandelt. Daher nur bedingt für Einsteiger geeignet (evtl. als Nachschlagewerk).
Es gibt viele andere gute Einführungen zur Theorie der klassischen Elektrodynamik - wer schon ein entsprechendes Buch besitzt kann dieses vermutlich gut als Begleitliteratur zum Kurs verwenden.

Weitere Literaturhinweise werden bei Bedarf in der Vorlesung und Übung benannt.