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Dr.-Ing. René Marklein - EFT I - WS 06/07 - Lecture 12 / Vorlesung 12 1 Elektromagnetische Feldtheorie I (EFT I) / Electromagnetic Field Theory I (EFT I) 12th Lecture / 12. Vorlesung University of Kassel Dept. Electrical Engineering / Computer Science (FB 16) Electromagnetic Field Theory (FG TET) Wilhelmshöher Allee 71 Office: Room 2113 / 2115 D-34121 Kassel Universität Kassel Fachbereich Elektrotechnik / Informatik (FB 16) Fachgebiet Theoretische Elektrotechnik (FG TET) Wilhelmshöher Allee 71 Büro: Raum 2113 / 2115 D-34121 Kassel Dr.-Ing. René Marklein [email protected] http://www.tet.e-technik.uni-kassel.de http://www.uni-kassel.de/fb16/tet/marklein/index.html

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Dr.-Ing. René Marklein - EFT I - WS 06/07 - Lecture 12 / Vorlesung 12 1

Elektromagnetische Feldtheorie I (EFT I) /

Electromagnetic Field Theory I (EFT I)

12th Lecture / 12. Vorlesung

University of KasselDept. Electrical Engineering /

Computer Science (FB 16)Electromagnetic Field Theory

(FG TET)Wilhelmshöher Allee 71

Office: Room 2113 / 2115D-34121 Kassel

Universität KasselFachbereich Elektrotechnik /

Informatik (FB 16)

Fachgebiet 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

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ES Fields – Electric Polarization of Materials – Example / ES Felder – Elektrische Polarisation von Materialien – Beispiel

e2

e2

1( )

4

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Q

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R

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R a

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x

y

z

Electric Point Charge Embedded in a Sphere Filled with Vacuum, which is Embedded in a Dielectric Material /

Elektrische Punktladung eingebettet in einer mit Vakuum gefüllterKugel, die in ein dielektrisches Material eingebettet ist.

0

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e0 r

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R

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E R

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E RP RD R

e

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ES Fields – Electric Polarization of Materials – Example / ES Felder – Elektrische Polarisation von Materialien – Beispiel

(...)

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e 0 r2

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ES Fields – Electric Polarization of Materials – Example / ES Felder – Elektrische Polarisation von Materialien – Beispiel

(...)

e2

0

e2

0 r

1

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1

4

R

R

QR a

R

QR a

R

e

E R

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R aR

R a

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P Re

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0 r r, 1 x

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0 r r, 1 x

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ES Fields – Electric Polarization of Materials – Example / ES Felder – Elektrische Polarisation von Materialien – Beispiel

(...)

mate( )

SQ D R dS

x

y

0 e( ) ( ) ( ) D R E R P R

mat mat mat0 e

e

( ) ( ) ( )S S S

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D R dS E R dS P R dS

mat mat0 e e

pole e

pole

( ) ( )S S

Q

Q

Q Q

E R dS P R dS

unpairede eQ Q pol paired

e eQ Q

Unpaired Electric Charge /

Ungepaarte elektrischeLadungen

Paired Electric Charge /

Gepaarte elektrischeLadungen

eQa

0

0 r r, 1

matS

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ES Fields – Electric Polarization of ES Felder – Elektrische Polarisation von Materialien – Beispiel (...)

0

x

ymat

mat

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e

( )

( ) d

S

V

Q

V

P R dS

P R

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( ) ( )

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P R R

R

mat

mat

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S

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Q

V

D R dS

D R

e

unpairede

( ) ( )

( )

D R R

R

eQa

0 r r, 1

matS

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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 /

Elektroquasi-

statik (EQS) Felder

Magneto-quasistatic

(MQS) Fields /

Magneto-quasistatik

(MQS) Felder

Electrosta

tic (ES)

Fields /

Elektrosta

tik (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

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MS Fields – Magnetic Field of a Line Current / MS-Felder – Magnetfeld eines Linienstromes

), (z H r

,y r

x

/ : SC

Source

Quelle

0I

1( )H r

r

( )H R

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MS Fields – Magnetic Field of a Solenoid / MS-Felder – Magnetfeld eines Zylinderspule

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MS Fields – Magnetic Field of a Toroidal Coil / MS-Felder – Magnetisches Feld einer Ringspule

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MS Fields – Magnetic Field of a Bar Magnet / MS-Felder – Magnetfeld eines Stabmagneten

Magnetic Field Lines of a Bar Magnet – Visualized with Iron Filings / Magnetfeldlinien eines Stabmagneten – Visualisiert mit Eisenfeilspäne

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MS Fields – Magnetic Fields of a Horseshoe Magnet (Permanent Magnet) / MS-Felder – Magnetfeld eines

Hufeinsenmagneten (Permanentmagnet)

Iron Ring /Eisenring

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MS Fields – (… ) Magnetic Shielding / MS-Felder – (...) Magnetische Abschirmung

Iron Ring /Eisenring

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MS Fields – Magnetic Fields of Permanent Magnets / MS-Felder – Magnetfelder von Permanentmagneten

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MS Fields – Magnetic Field of the Earth / MS-Felder – Magnetfeld der Erde

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MS Fields – Magnetic Field of the Earth / MS-Felder – Magnetfeld der Erde

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MS Fields – Magnetic Field of the Earth – Sun Wind /MS-Felder - Magnetfeld der Erde - Sonnenwind

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Nanotruck – VDI - BMBF

Link: http://www.nanotruck.de/de/praesentationen/anwendungen.htm

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Anwendung – Ultradünne Schichten in der magnetischen Datenspeicherung

Link: http://www.nanotruck.de/de/praesentationen/anwendungen.htm

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Anwendung des magnetischen Kreises mit LuftspaltSchreibvorgang beim Magnetband

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Lesevorgang Löschvorgang

Anwendung des magnetischen Kreises mit LuftspaltLesevorgang beim Magnetband und Löschen durch Entmagnetisierung

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Anwendung des magnetischen Kreises mit LuftspaltModerner digitaler Kopf

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Anwendung - Nanotechnologie

Link: http://www.nanotruck.de/de/praesentationen/anwendungen.htm

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Anwendung - Nanotechnologie

Link: http://www.nanotruck.de/de/praesentationen/anwendungen.htm

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Anwendung – Magnetische Flüssigkeiten

Link: http://www.nanotruck.de/de/praesentationen/anwendungen.htm

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End of the 12th Lecture /Ende der 12. Vorlesung