TE Grundlagen

Theoretische Elektrotechnik, Grundlagen


Zur Lösung vieler technischer Aufgaben in der Elektrotechnik ist ein tieferes Verständnis von zeitlich und örtlich veränderlichen elektrischen und magnetischen Feldern und ihren Wechselwirkungen unerlässlich. Das gilt sowohl für Anlagen und Geräte zur Erzeugung elektrischer Energie, zur Weiterleitung und Verteilung dieser elektrischen Energie und der Umsetzung der elektrischen Energie in Bewegung oder Wärme, als auch für informationstechnische Systeme zur Nachrichtenübertragung über Wellenleiter oder über Antennen und Wellenfelder.

Wichtige Hilfsmittel zur Beschreibung dieser elektromagnetischen Vorgänge stellt die Mathematik zur Verfügung:

In einfachen, aber wichtigen Fällen, z.B. die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen längs Leiterstrukturen, können die zur mathematischen Beschreibung der elektromagnetischen Vorgänge notwendigen Differentialgleichungen direkt mit Hilfe der in den „Grundlagen der Elektrotechnik“ vorgestellten Grundgesetze aufgestellt werden. Für kompliziertere Strukturen benötigt man die Grundgesetze in differenzieller Form: den Maxwellgleichungen. Die Eigenschaften der damit beschriebenen skalaren und vektoriellen Felder können oft besonders elegant mit den Methoden der Vektoralgebra herausgearbeitet werden. Die Ableitung der Maxwellgleichungen selbst und damit auch die Definition der grundlegenden Begriffe der Vektoralgebra gelingt hingegen durch Anwendung der aus den „Grundlagen der Elektrotechnik“ bekannten Grundgesetze auf infinitesimal kleine Raumbereiche.