Dr.-Ing. René Marklein - EFT I - SS 06 - Lecture 1 / Vorlesung 11 Electromagnetic Field Theory I (EFT I) / Elektromagnetische Feldtheorie I (EFT I) University

Dr.-Ing. René Marklein - EFT I - SS 06 - Lecture 1 / Vorlesung 1 1

Electromagnetic Field Theory I (EFT I) / Elektromagnetische Feldtheorie I (EFT

I)

University of KasselDept. Electrical Engineering / Computer

Science (FB 16)Electromagnetic Theory (FG TET)

Wilhelmshöher Allee 71Office: Room 2113 / 2115

D-34121 Kassel

Universität KasselFB 16 Elektrotechnik / Informatik

(FB 16)FG Theoretische Elektrotechnik (FG TET)

Wilhelmshöher Allee 71Büro: Raum 2113 / 2115

D-34121 Kassel

Dr.-Ing. René [email protected]

http://www.tet.e-technik.uni-kassel.dehttp://www.uni-kassel.de/fb16/tet/marklein/index.html

mailto:[email protected]

http://www.tet.e-technik.uni-kassel.de/

http://www.uni-kassel.de/fb16/tet/marklein/links.html


Vorlesung (V) / Lecture (L)

University of KasselDept. Electrical Engineering / Computer

Science (FB 16)Electromagnetic Theory (FG TET)

Wilhelmshöher Allee 71Office: Room 2113 / 2115

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Universität KasselFB 16 Elektrotechnik / Informatik

(FB 16)FG Theoretische Elektrotechnik (FG TET)

Wilhelmshöher Allee 71Büro: Raum 2113 / 2115

D-34121 Kassel

Dr.-Ing. René [email protected]

http://www.tet.e-technik.uni-kassel.de

Übung (Ü) / Exercise (E)Dipl.-Ing. Alexander Zimmer

[email protected]://www.tet.e-technik.uni-kassel.de




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Numerical Methods in Electromagnetic Field Theory I & II

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Mathematical Foundation of Electromagnetic Field Theory I & II /Mathematische Grundlagen der Elektromagnetischen Feldtheorie I

& II

Prof. Dr. rer. nat. Karl-Jörg LangenbergDr.-Ing. René Marklein

Inverse Problems and Imaging /Inverse Probleme und Abbildungsverfahren


Betrifft: Geänderte Klausurbedingungen im Sommersemester 2002Beginnend mit der Prüfungsperiode im SS 2002 ist zu Klausuren des

Fachgebietes Theoretische Elektrotechnik als einziges Hilfsmittel nur noch eineHandgeschriebene Formelsammlung

(1 Blatt, Vorder- und Rückseite dürfen beschrieben werden)zugelassen. Die Formelsammlung wird am Ende der Klausur zusammen mit den

Klausurunterlagen abgegeben. Neben dieser Formelsammlung sind keine weiteren Hilfsmittel zulässig, auch kein Taschenrechner.

Subject: Changed rules for the exams in summer semester 2002Starting in SS 2002, all exams at the Chair of Electromagnetic Theory will be

closed book exams.Except of a

handwritten collection of formulas,(1 sheet, both sides may be used)

no other resources of help (e.g. pocket calculator) will be allowed. In the end of the exam, the collection of formulas must be handed in with all other

documents concerning the exam.

Rules for the Exam / Klausurbedingungen


Maxwell’s Equations of Electromagnetic Fields and Waves / Maxwellsche Gleichungen elektromagnetischer Felder und Wellen

Integral Form / Integralform

Differential Form / Differentialform

m

e

e

m

( , ) ( , ) ( , )

( , ) ( , ) ( , )

( , ) ( , ) d

( , ) ( , ) d

C S S S

C S S S

S V V

S V V

t t tt

t t tt

t t V

t t V

E R dR B R dS J R dS

H R dR D R dS J R dS

D R dS R

B R dS R

m

e

e

m

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( , ) ( , )

t t tt

t t tt

t t

t t

×E R B R J R

×H R D R J R

D R R

B R R

Maxwell’s Equations / Maxwellsche Gleichungen

Water Surface Waves /Wasseroberflächenwellen Hertzian Dipole: EM Waves /

Hertzscher Dipol: EM Wellen


Integral Form / Integralform

Differential Form / Differentialform

m

e

e

m

( , ) ( , ) ( , )

( , ) ( , ) ( , )

( , ) ( , ) d

( , ) ( , ) d

C S S S

C S S S

S V V

S V V

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t t tt

t t V

t t V



D R dS R

B R dS R

m

e

e

m

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t t tt

t t tt

t t

t t

×E R B R J R

×H R D R J R

D R R

B R R

Maxwell’s Equations of Electromagnetic Fields and Waves / Maxwellsche Gleichungen elektromagnetischer Felder und Wellen

Maxwell’s Equations / Maxwellsche Gleichungen

( , )tE R

Electric Field Strength (Vector) / Elektrische Feldstärke (Vektor)

R

tPosition Vector /

Ortsvektor(Positionsvektor)R

Time Point (Scalar) / Zeitpunkt (Skalar)

0t t

( , )tE RR

1t t


Governing Equations in Integral Form /

Grundgleichungen in Integralform

Governing Equations in Differential Form / Grundgleichungen in Differentialform

m

e

e

m

ee

m

( , ) ( , ) ( , )

( , ) ( , ) ( , )

( , ) ( , )d

( , ) ( , )d

( , ) ( , )d

( , )

C S S S

C S S S

S V V

S V V

S V V

S V

t t tt

t t tt

t t V

t t V

t t Vt

t



D R dS R

B R dS R

J R dS R

J R dS

m ( , )dVt V

t

R

m

e

e

m

ee

mm

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t t

t t

t tt

t tt

×E R B R J R

×H R D R J R

D R R

B R R

J R R

J R R

Governing Equations of Electromagnetic Fields and Waves / Grundgleichungen elektromagnetischer Felder und Wellen


Classification of Maxwell‘s Equations / Klassifikation der Maxwellschen Gleichungen

Maxwell's Equations /Maxwellsche Gleichungen

Time Varying Fields /Zeitveränderliche Felder

Time Constant Fields /Zeitkonstante Felder

0t

0

t

Rapidly Time Varying Fields / Schnell zeit-veränderliche Felder

Electromagnetic (EM) Fields /

Elektro-magnetische (EM) Felder

Electroquasi-

static (EQS)

Fields /Elektroqua

si-statik (EQS) Felder

Magneto-quasistatic

(MQS) Fields /

Magneto-quasistatik

(MQS) Felder

Electrostati

c (ES)

Fields /

Elektrostat

ik (ES)

Felder

Magnetostatic (MS)

Fields / Magneto-

statik (MS) Felder

Stationary Electric

Current (SES) Fields /

Stationäre elektrische

Ströme (SES) Felder

0t

B

0t

D

, E D 0, H B 0Slowly Time Varying Fields / Langsam zeit-veränderlich Felder


Electrostatic Fields: Applications / Elektrostatische Felder: Anwendungen

Figure: Basic Components of an Ink-Jet Printer /Abbildung: Basiskomponenten eines Tintenstrahldruckers

Ink Jet /Tintenstrahl

Droplet Charging /Aufladen der Tröpfchen

Paper /Papier

Droplet Deflection /Tröpfchen Ablenkung

chU

E

U

E


Electrostatic Fields: Applications / Elektrostatische Felder: Anwendungen

Metal /Metall

Light /Licht

Oxide /Oxid

p-deped Semiconductor /p-dotierter Halbleiter

1 2 3

Figure: A CCD Camera Consists of an Array of MOS Capacitors /Abbildung: Eine CCD-Kamera besteht aus einer Gruppe (Array) von MOS-

Kondensatoren


2

2

V( , )

m

A( , )

m

As( , )

m

Vs( , )

m

Electric Field Strenght / Elektrische Feldstärke

Magnetic Field Strength / Magnetische Feldstärke

Electric Flux Density / Elektrische Flussdichte

t

t

t

t

E R

H R

D R

B R

e 2

m 2

e 3

A( , )

m

V( , )

m

As( , )

m

Magnetic Flux Density / Magnetische Flussdichte

Electric Current Density / Elektrische Stromdichte

Magnetic Current Density / Magnetische Stromdichte

E

t

t

t

J R

J R

R

m 3

Vs( , )

m

lectric Volume Charge Density / Elektrische Raumladungsdichte

Magnetic Volume Charge Density / Magnetische Raumladungsdichtet

R

Electromagnetic Field Quantities / Elektromagnetische Feldgrößen

m

e

( , ) ( , ) ( , )

( , ) ( , ) ( , )

t t tt

t t tt

×E R B R J R

×H R D R J R

e

m

( , ) ( , )

( , ) ( , )

t t

t t

D R R

B R R


Notation and Field Quantities / Notation und Feldgrößen

Fourth Rank /vierten Ranges

Third Rank /dritten Ranges

Second Rank /zweiten Ranges

First Rank /ersten Ranges

Zeroth Rank /nullten Ranges

Tensor of... /Tensor des...

Bold Face with four Underlines / Fett mit

vier Unterstrichen

Elastic Stiffness Tensor / Elastischer

Steifigkeitstensor

Tetrad /

Tetraden = 4

Bold Face with three Underlines / Fett mit drei Unterstrichen

Bold Face with two Underlines / Fett mit zwei Unterstrichen

Bold Face with one Underline / Fett mit einem Unterstrich

Roman with no Underline / Roman mit

keinem Unterstrich

Notation /Schreibweise

Electric Potential /Elektrisches Potential

Scalar / Skalar

n = 0

Piezoelectric Coupling Tensor /

Piezoelektrischer Koppeltensor

Triad / Triade

n = 3

Electric Permittivity Tensor /

Elektrischer Permittivitätstensor

Dyad / Dyade

n = 2

Electric Field Strength /Elektrische Feldstärke

Vector / Vektor

n = 1

Symbol / SymbolExample / BeispielName / Name

Rank / Rang

e

iiEE e

i jijε e e

i j kijkdd e e e

i j k lijklcc e e e e


End of Lecture 1 /Ende der 1. Vorlesung

Documents

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