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Simulation elektromagnetischer Felder

Modulbezeichnung:
Bezeichnung des Moduls innerhalb des Studiengangs. Sie soll eine präzise und verständliche Überschrift des Modulinhalts darstellen.
Simulation elektromagnetischer Felder
Studiengang:
Studiengang mit Beginn der Gültigkeit der betreffenden ASPO-Anlage/Studienordnung des Studiengangs, in dem dieses Modul zum Studienprogramm gehört (=Start der ersten Erstsemester-Kohorte, die nach dieser Ordnung studiert).
Elektrotechnik, Master, ASPO 01.10.2013
Code: E1917
SAP-Submodul-Nr.:
Die Prüfungsverwaltung mittels SAP-SLCM vergibt für jede Prüfungsart in einem Modul eine SAP-Submodul-Nr (= P-Nummer). Gleiche Module in unterschiedlichen Studiengängen haben bei gleicher Prüfungsart die gleiche SAP-Submodul-Nr..
P211-0206
SWS/Lehrform:
Die Anzahl der Semesterwochenstunden (SWS) wird als Zusammensetzung von Vorlesungsstunden (V), Übungsstunden (U), Praktikumsstunden (P) oder Projektarbeitsstunden (PA) angegeben. Beispielsweise besteht eine Veranstaltung der Form 2V+2U aus 2 Vorlesungsstunden und 2 Übungsstunden pro Woche.
2V+2P (4 Semesterwochenstunden)
ECTS-Punkte:
Die Anzahl der Punkte nach ECTS (Leistungspunkte, Kreditpunkte), die dem Studierenden bei erfolgreicher Ableistung des Moduls gutgeschrieben werden. Die ECTS-Punkte entscheiden über die Gewichtung des Fachs bei der Berechnung der Durchschnittsnote im Abschlusszeugnis. Jedem ECTS-Punkt entsprechen 30 studentische Arbeitsstunden (Anwesenheit, Vor- und Nachbereitung, Prüfungsvorbereitung, ggfs. Zeit zur Bearbeitung eines Projekts), verteilt über die gesamte Zeit des Semesters (26 Wochen).
5
Studiensemester: 2
Pflichtfach: ja
Arbeitssprache:
Deutsch
Prüfungsart:
Projektarbeit

[letzte Änderung 15.02.2013]
Verwendbarkeit / Zuordnung zum Curriculum:
Alle Studienprogramme, die das Modul enthalten mit Jahresangabe der entsprechenden Studienordnung / ASPO-Anlage.

E1917 (P211-0206) Elektrotechnik, Master, ASPO 01.10.2013 , 2. Semester, Pflichtfach
Arbeitsaufwand:
Der Arbeitsaufwand des Studierenden, der für das erfolgreiche Absolvieren eines Moduls notwendig ist, ergibt sich aus den ECTS-Punkten. Jeder ECTS-Punkt steht in der Regel für 30 Arbeitsstunden. Die Arbeitsstunden umfassen Präsenzzeit (in den Vorlesungswochen), Vor- und Nachbereitung der Vorlesung, ggfs. Abfassung einer Projektarbeit und die Vorbereitung auf die Prüfung.

Die ECTS beziehen sich auf die gesamte formale Semesterdauer (01.04.-30.09. im Sommersemester, 01.10.-31.03. im Wintersemester).
Die Präsenzzeit dieses Moduls umfasst bei 15 Semesterwochen 60 Veranstaltungsstunden (= 45 Zeitstunden). Der Gesamtumfang des Moduls beträgt bei 5 Creditpoints 150 Stunden (30 Std/ECTS). Daher stehen für die Vor- und Nachbereitung der Veranstaltung zusammen mit der Prüfungsvorbereitung 105 Stunden zur Verfügung.
Empfohlene Voraussetzungen (Module):
E1801 Höhere Mathematik I
E1802 Höhere Mathematik II
E1803 Theoretische Elektrotechnik II


[letzte Änderung 11.10.2015]
Als Vorkenntnis empfohlen für Module:
Modulverantwortung:
Prof. Dr. Albrecht Kunz
Dozent/innen:
Prof. Dr. Albrecht Kunz


[letzte Änderung 11.10.2015]
Lernziele:
Die Studierenden können mit PC gestützten Simulationswerkzeugen umgehen. Sie können mittels numerischer Methoden Lösungen für ingenieurwissenschaftliche Fragestellungen aus dem Bereich der Feldtheorie erarbeiten, welche mit Hilfe der klassischen analytischen Mathematik derzeit nicht lösbar sind.
Die Studierenden haben anhand praxisorientierter Problemstellungen das Simulieren von komplexen Problemen aus der Feldtheorie mittels kommerziell erhältlicher Simulationssoftware, wie z.B. Matlab, CST Microwave Studio oder eigener Programmierung in C/C++ erlent. Sie können die gewonnenen Simulationsergebnisse grafisch aufbereiten, interpretieren und bewerten, und damit im Vorfeld der technologischen Realisierung maßgeschneiderte Lösungen erarbeiten.
Sie haben Ihre soziale und kommunikative Kompetenz bei der gemeinsamen Ausarbeitung und Präsentation ihrer Lösungsvorschläge vor der Arbeitsgruppe im Labor erweitert.

[letzte Änderung 14.04.2013]
Inhalt:
1. Einführung in die Simulationstechnik mittels der Simulationswerkzeuge Matlab und CST Microwave Studio
2. Überblick über typische Feldprobleme (elektrostatische Felder, stationäre Magnetfelder Wellenausbreitungsphänomene) und dazugehörige partielle DGL
3. Anfangswert- und Randwertproblem
4. Numerische Methoden der Feldsimulation
4.1 FEM Methode am Beispiel des Potentialverlaufs eines Plattenkondensators
4.2 Finite Difference Beam Propagation Methode
5. Sparse Matrix Solver
6. Implementierung und graphische Aufbereitung der Ergebnisse
7. Beispiele einfacher Geometrien mit vorhandener analytischer Lösung
8. Fehlerkonvergenzanalyse durch Vergleich der analytischen Lösung mit den Simulationsergebnissen
9. Simulation der Wellenausbreitung in komplexen integriert optischen Strukturen

[letzte Änderung 14.04.2013]
Weitere Lehrmethoden und Medien:
Skript, Präsentation mit Tafel und Beamer, PC-Simulationen

[letzte Änderung 14.04.2013]
Literatur:


[noch nicht erfasst]
[Sat Jun 22 23:25:49 CEST 2024, CKEY=esef, BKEY=em2, CID=E1917, LANGUAGE=de, DATE=22.06.2024]