Elektromagnetische Wellen: Grundlagen Und Durchgerechnete Beispiele

ISBN-13: 9783540629245 / Angielski / Miękka / 1997 / 328 str.

Otfried Georg

Opis

Fur Studenten der Elektrotechnik und Technischen Informatik in der praxisorientierten Ausbildung. Besonderer Wert wurde deshalb auf die einfuhrende und anschauliche, jedoch knappe Darstellung und auf Lernhilfen gelegt. Zielsetzung ist die Vermittlung von moglichst viel physikalischem und daraus resultierendem technischen Wissen unter Verwendung von moglichst wenig Mathematik."

Spis treści

1 Mechanische Querwellen.- 1.1 Momentanbilder und Zeitverläufe.- 1.2 Mathematische Beschreibung der Wellenbilder.- 1.3 Einmalige Vorgänge, Pulse.- 2 Elektrische und Magnetische Felder.- 2.1 Elektrostatik.- 2.1.1 Coulombkraft und weitere Kräfte.- 2.1.2 Elektrische Feldstärke E, Spannung U und Potential ?.- 2.1.3 Coulombscher Dipol, elektrisches Dipolmoment p.- 2.1.4 Ladung Q, elektrischer Fluß ? Pund elektrische Flußdichte D.- 2.1.5 Ladungsbelag ?, Ladungsbedecktung ? und Raumladung ?.- 2.1.6 Permittivität ? und elektrische Polarisation Pe.- 2.1.7 Atomare Polarisation.- 2.1.8 Brechungsgesetze an Grenzflächen der Permittivität.- 2.1.9 Kapazität C.- 2.1.10 Energiedichte ?e und Energie We.- 2.2 Elektrodynamik.- 2.2.1 Stromstärke i und Stromdichte s des Strömungsfelds.- 2.2.2 Elektrische Leitfähigkeit ? und Beweglichkeit ?.- 2.2.3 Brechungsgesetze an Grenzflächen der Leitfähigkeit.- 2.2.4 Ohmscher Leitwert G und Widerstand R, Ohmsches Gesetz.- 2.2.5 Energiedichte ?s, Energie ws und Leistung p.- 2.2.6 Verschiebungsstromstärke iV und -dichte sV.- 2.3 Ampèrescher Magnetismus.- 2.3.1 Magnetische Kraft fm zwischen stromdurchflossenen Leitern.- 2.3.2 Magnetische Kraft fm zwischen bewegten Punktladungen.- 2.3.3 Magnetische Flußdichte b.- 2.3.4 Lorentzkraft fL.- 2.3.5 Magnetischer Dipol, magnetisches Moment m.- 2.3.6 Magnetischer Fluß ø und Spulenfluß ?.- 2.3.7 Magnetische Feldstärke h, Gesetz von Biot-Savart.- 2.3.8 Magnetische Spannung v.- 2.3.9 Permeabilität ? und magnetische Polarisation pm.- 2.3.10 Durchflutungsgesetz.- 2.3.11 Brechungsgesetze an Grenzflächen der Permeabilität.- 2.3.12 Magnetischer Leitwert ? und magnetischer Widerstand Rm.- 2.4 Faradayscher Magnetismus.- 2.4.1 Bewegungsinduktion.- 2.4.2 Transformatorische Induktion.- 2.4.3 Gegeninduktion, Lenzsche Regel.- 2.4.4 Das Faradaysche Induktionsgesetz.- 2.4.5 (Selbst-)Induktivität L.- 2.4.6 Gegeninduktivität M, Transformatorgleichungen.- 2.4.7 Energiedichte ?m und Energie wm.- 3 Elektromagnetische Wellenfelder.- 3.1 Maxwellgleichungen und Poyntbvgvektor.- 3.1.1 Durchflutungsgesetz.- 3.1.2 Induktionsgesetz.- 3.1.3 Gaußscher Satz der Elektrostatik, Poisson/Laplacegleichung.- 3.1.4 Quellenfreiheit der Induktion, Vektorpotential am.- 3.1.5 Kontinuitätsgleichung, Ladungserhaltung.- 3.1.6 Poyntingvektor ?.- 3.2 Wellen bei beliebiger Anregung.- 3.2.1 Wellengleichung für beliebige Zeitanregung.- 3.2.1.1 Komponentendarstellung.- 3.2.1.2 Vektordarstellung.- 3.2.2 Lösung der Wellengleichung für beliebige Zeitabhängigkeit.- 3.2.3 Wellengeschwindigkeit v.- 3.2.4 Hinlaufende und rücklaufende Wellen.- 3.2.5 Feldwellenwiderstand ?.- 3.2.6 Polarisation.- 3.2.7 Poyntingvektor ?.- 3.3 Wellen bei sinusförmiger Anregung.- 3.3.1 Räumliche Wellenausbreitung.- 3.3.2 Komplexe Darstellung sinusförmiger Wellen.- 3.3.3 Komplexe Darstellung der Maxwellgleichungen und der Wellengleichung.- 3.3.4 Lösung der Wellengleichung bei sinusförmiger Anregung.- 3.3.5 Ausbreitungskonstante y und abgeleitete Größen (?, ?, ?).- 3.3.6 Geschwindigkeit v und Laufzeit ?.- 3.3.6.1 Wellenlängen ?.- 3.3.6.2 Phasengeschwindigkeit vø und Phasenlaufzeit ?ø.- 3.3.6.3 Gruppengeschwindigkeit vG und Gruppenlaufzeit ?G.- 3.3.6.4 Gruppenlaufzeitstreuung M.- 3.3.7 Feldwellenwiderstand ?.- 3.3.8 Hertzscher Dipol und Anwendungen.- 3.3.8.1 Antennengrundstruktur.- 3.3.8.2 Anwendungen in der Atomphysik und Kosmologie.- 3.3.9 Diskussion verschiedener Materialeigenschanen.- 3.3.9.1 Ohmsche Grenzfrequenz.- 3.3.9.2 Relaxationszeit ?.- 3.3.9.3 Eigenschaften schwach leitfähiger Dielektrika.- 3.3.9.4 Eigenschaften gut leitfähiger Medien.- 3.3.9.5 Dielektrische Verluste.- 3.3.10 Polarisation.- 3.3.11 Reflexion und Transmission an Trennflächen.- 3.3.11.1 Normaleinfall.- 3.3.11.2 Schräger Einfall.- 3.3.12 Skineffekt.- 3.3.12.1 Ebene Trennfläche ohne innere Reflexion.- 3.3.12.2 Oberflächenwellen.- 3.3.12.3 Skineffekt bei Drähten.- 3.3.13 Zeitgemitteiter Poyntingvektor P.- 3.3.13.1 Komplexe Darstellung.- 3.3.13.2 Mittlere Leistung P.- 3.4 Ergänzende Aufgaben zum Gesamtthema.- 4 Elektromagnetische Wellen Auf Leitungen.- 4.1 Leitungsarten.- 4.1.1 Parallelplattenleitung.- 4.1.2 Bandleitung.- 4.1.3 Paralleldrahtleitung.- 4.1.4 Koaxialleitung.- 4.2 Leitungstheorie für Wellen bei beliebiger Anregung.- 4.2.1 Differentielles Leitungselement.- 4.2.2 Telegrafengleichung, Lösungen und Wellenparameter.- 4.3 Leitungstheorie für Wellen sinusförmiger Anregung.- 4.3.1 Telegrafengleichung.- 4.3.2 Lösung der Telegrafengleichung, Leitungsweilenwiderstand ZL, Übertragungsmaß g.- 4.3.3 Verlustlose Leitung.- 4.3.4 Verlustarme Leitung.- 4.3.5 Reflexionsfaktor r.- 4.3.6 Leitungsgleichungen.- 4.3.7 Eingangswiderstand Zl und Leitungswiderstand Z(z).- 4.3.8 Wellenfunktionen bei Anpassung, Leerlaufund Kurzschluß.- 4.3.9 Welligkeit s und Anpassungsfaktor m bei Fehlanpassung.- 4.4 Pulse und Transienten.- 4.4.1 Einschalten einer Gleichspannung.- 4.4.2 Pulse bei Kurzschluß, Leerlauf und Anpassung.- 4.4.3 Pulse bei Fehlanpassung.- 4.5 Leitungsberechnungen mit PSpice.- 5 Wellenleiter.- 5.1 Spezifikation des Rechteckhohlleiters.- 5.2 Maxwellgleichungen für den Rechteckhohlleiter.- 5.3 E(m,n)- oder TM(m,n)-Wellen.- 5.3.1 Grenzfrequenz fc und Grenzwellenlänge ?c.- 5.3.2 Bestimmung aller Feldkomponenten, Feldwellenwiderstand.- 5.3.3 Wellen- und Feldlinienbilder.- 5.3.4 Phasengeschwindigkeit vø und Gruppengeschwindigkeit vG.- 5.4 H(m,n)- oder TE(m,n)-Wellen.- 5.4.1 H(1,0)- oder TE(1,0)-Welle.- 5.4.2 Wellen- und Feldlinienbilder.- 5.4.3 Dämpfimg durch Wandstromverluste.- 5.5 Hohlleiter mit kreisrundem Querschnitt.- 5.6 Lichtwellenleiter.- 5.6.1 Fasertypen und Dispersionseigenschaften.- 5.6.2 Feldverläufe.- 5.6.3 Dämpfung.- Lösungen zu den Übungsaufgaben.- Mathematische Formelsammlung.- Physikalische Formelsammlung.- Konstanten und Materialgrößen.- Sach- und Abkürzungsverzeichnis.

Blurb

Der Autor wendet sich mit diesem Lehrbuch vor allem an Studenten der Elektrotechnik und der Technischen Informatik in der praxisorientierten Ausbildung. Besonderer Wert wird auf die einführende und anschauliche, jedoch knappe Darstellung und auf die Lernhilfen gelegt. Etwa ein Viertel des Buches besteht aus Übungsaufgaben mit ausführlichen Lösungen. Zielsetzung ist die Vermittlung von möglichst viel physikalischem und daraus resultierendem technischen Wissen unter Verwendung von möglichst wenig Mathematik. Eine mathematische und eine physikalische Formelsammlung sowie eine Liste von Konstanten und Materialgrößen dienen zum Nachschlagen und erleichtern das Arbeiten mit dem Buch.