Modulbeschreibung
Physik 2: Elektromagnetismus und Schwingungen
Kurzzeichen:
Unterrichtssprache:
ECTS-Credits:
Arbeitsaufwand (h):
Leitidee:
Die Studierenden
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haben die grundlegenden Zusammenhänge der Physik im Bereich des Elektromagnetismus und der Schwingungslehre in Form der Grundgesetze, der Erhaltungssätze und physikalischer Konzepte verstanden und können sie auf konkrete Situationen anwenden.
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können physikalische Situationen erfassen, physikalische Systeme modellieren, Modelle weiterentwickeln und verfeinern und qualitative und quantitative Ergebnisse aus den Modellen gewinnen.
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lernen die physikalische Denk- und Arbeitsweise als Teil der modernen Denk- und Arbeitsweise des Ingenieurs kennen und können diese anwenden. Dazu gehören Methoden wie das Experimentieren, das Modellieren bzw. Idealisieren und das Analogiedenken.
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können die gelernten Konzepte der Integralrechnung sowie der Differentialgleichungen aus Analysis 2 direkt in der Elektrostatik (Satz von Gauss) und in der Schwingungslehre (Modellierung mechanischer und elektrischer Systeme) anwenden.
Modulverantwortung:
Lehrpersonen:
Standort (angeboten):
Vorausgesetzte Module:
Zusätzliche Eingangskompetenzen:
Parallel sollte das Modul Analysis 2 besucht werden.
Modultyp:
Bemerkungen:
Das Modul findet im Frühlingssemester statt.
Modulbewertung:
Leistungsnachweise und deren Gewichtung
Modulschlussprüfung:
Während der Unterrichtsphase:
Es werden 4 Kurztests geschrieben, von denen die besten 3 in die Zwischennote eingehen.
Bewertungsart:
Gewichtung:
Es finden 4 Kurztests (Gewicht 30%) sowie eine abgesetzte Modulschlussprüfung (Gewicht 70%) statt.
Bemerkungen:
Inhalte
Angestrebte Lernergebnisse (Abschlusskompetenzen):
Die Studierenden
- haben die grundlegenden Zusammenhänge der Physik im Bereich des Elektromagnetismus und der Schwingungslehre in Form der Grundgesetze, der Erhaltungssätze und physikalischer Konzepte verstanden und können sie auf konkrete Situationen anwenden.
- können physikalische Situationen erfassen, physikalische Systeme modellieren, Modelle weiterentwickeln und verfeinern und qualitative und quantitative Ergebnisse aus den Modellen gewinnen.
- lernen die physikalische Denk- und Arbeitsweise als Teil der modernen Denk- und Arbeitsweise des Ingenieurs kennen und können diese anwenden. Dazu gehören Methoden wie das Experimentieren, das Modellieren bzw. Idealisieren und das Analogiedenken.
- können die gelernten Konzepte der Integralrechnung sowie der Differentialgleichungen aus Analysis 2 direkt in der Elektrostatik (Satz von Gauss) und in der Schwingungslehre (Modellierung mechanischer und elektrischer Systeme) anwenden.
Modul- und Lerninhalt:
Elektrostatik
- Ladung, Coulombkraft
- Konzept elektrisches Feld, Felder von Ladungsverteilungen
- Potential, Spannung, elektrische Energie
- Influenzgesetz und der Satz von Gauss
- E-Feld in Materie und Kapazität
Magnetismus
- Wirkungen des Magnetfeldes (Lorentzkraft, magnetisches Moment, Drehmoment auf Leiterschleife, Halleffekt)
- Magnetfelder von Strömen (Ampere´sches Gesetz)
- Magnetische Induktion (magnetischer Fluss, Lenz´sche Regel, Bewegungs- und Trafospannung)
- Magnetismus in Materie, Magnetkreis
Schwingungslehre
- Grundbegriffe der Schwingungslehre, Modellierung von Schwingungen
- Ungedämpfte Schwingungen
- Gedämpfte Schwingungen
- Erzwungene Schwingungen und Resonanz
- Gekoppelte Schwingungen
Lehr- und Lernmethoden:
Klassenunterricht mit Lehrvortrag, Übungen, Selbststudium, Gruppenarbeiten, etc.
Lehrmittel/-materialien:
Präsentationsunterlagen, online-Ressourcen (Applets)
Sammlung von Übungsaufgaben & Lösungen
Empfohlene weiterführende Literatur: Paul A. Tipler, Physik
Bemerkungen:
Die Unterrichtsprache ist Deutsch, die Unterrichtsunterlagen sind zum Teil auf Englisch.