Analytische und numerische Methoden der Feldberechnung

Die Berechnung elektrischer und magnetischer Felder ist ein wichtiger Bestandteil der theoretischen Elektrotechnik. Allerdings sind die direkten analytischen Lösungen z.B. der Laplace-oder der Poissongleichung meist nur in geometrisch besonders ausgezeichneten Fällen der Rechteck-, der Zylinder- oder der Kugelsymmetrie möglich. Eine größere Vielfalt der Anpassung an Randbedingungen schafft die konforme Abbildung und das ebenfalls analytische Verfahren nach Schwarz-Christoffel. Dennoch wird es zur Feldberechnung vieler praktischer Aufgaben unumgänglich sein, sich der Hilfe eines numerischen Verfahrens zu bedienen. Die in diesem Buch beschriebenen Methoden und Algorithmen beziehen sich hauptsächlich auf das elektrische Feld. Dennoch sind die Verfahren und Algorithmen mit anderen Konstanten auch für magnetische und andere Felder, wie zum Beispiel Temperaturfelder, anwendbar. Da das hier vorliegende Buch als Weiterführung des TEUBNER Studien- skripts Nr. 0101: STRASSACKER, Rotation, Divergenz und das Drum- herum zu verstehen ist, werden die dort ausführlich behandelten Anwen- dungen der Vektoranalysis auf elektromagnetische Feldprobleme in diesem Lehrbuch im ersten Kapitel auf die Wiederholung der wesentlichen Zusam- menhänge beschränkt. Kapitel 2 und 3 gehen dann ausführlicher auf die Voraussetzungen der konformen Abbildungen ein, so daß im Kapitel 4 die Praxis der konformen Abbildungen gezeigt werden kann. Das umfangreichste Kapitel 5 befaßt sich mit verschiedenen Verfahren der numerischen Feldberechnung. Viele Einzelheiten, die im Abschnitt des "finiten Differenzenverfahrens" besprochen werden, können auch für andere numerische Verfahren ange- wandt werden. Herrn Professor Dr. rer.nat. K. Reiß danken wir für zahlreiche wertvolle Hinweise.

Akad.Dir. Dr.-Ing. Gottlieb Strassacker (i.R.), Universität Fridericiana (TH) Karlsruhe;
Dr.-Ing. Peter Strassacker, Siemens AG, Karlsruhe