Feldtheorie in der Elektrotechnik

Einführung

Mathematische Grundlagen

In diesem Kapitel werden einige mathematische Grundlagen wiederholt, die für die theoretische Elektrotechnik wichtig sind. Ziel der eher anschaulichen Darstellung ist, dass die benötigten Formeln nicht auswendig gelernt werden müssen, sondern zumindest in einfachen Fällen aus geometrischen Überlegungen abgeleitet werden können.Für genauere Beschreibungen sei jeweils auf die mathematische Fachliteratur bzw. die Grundlagenvorlesungen in Mathematik verwiesen.

Einige allgemeine mathematische Konzepte

  • Skalare und Vektoren, Punkt- und Kreuzprodukt
  • Quellen- und Wirbelfelder, Helmholtz-Zerlegung
  • partielle und totale Ableitung
  • komplexe Zahlen, komplexe Amplituden
  • Sinus- / Kosinus- / komplexe Exponentialfunktion inkl. Additionstheoreme
  • ...

Komplexe Amplitude

Integrationen

Allgemeines Verständnis

Weg-, Flächen- und Volumenintegral

Parametrisierung von Integrationswegen und -flächen

Koordinatensysteme

Allgemeine Definition

Metrikkoeffizienten von orthogonalen Koordinatensystemen

Zylinderkoordinaten

Kugelkoordinaten

Vektoroperatoren

Gradient

Divergenz

Rotation

Laplace-Operator

Rechenregeln

Integralsätze

Vektoroperatoren in speziellen Koordinatensystemen

Spezielle Funktionen

Zylinderfunktionen

Grundlage der EM-Felder

Statische EM-Felder

Wechselnde EM-Felder