Einsatz von FEMLAB in der Elektrotechnikausbildung

Timmerberg, J.
Fachhochschule Ostfriesland/Oldenburg/Wilhelmshaven, FB Wirtschaftsingenieurwesen, Wilhelmshaven

Unter Elektrotechnikausbildung ist in diesem Papier die Hochschulausbildung und insbeson-dere die in den Fächern Allgemeine Elektrotechnik und Theoretische Elektrotechnik zu ver-stehen. Üblicherweise wird das Gebäude der Elektrotechnik auf den Erfahrungssätzen des Strömungs-, elektrostatischen und magnetischen Feldes aufgebaut. Zur Motivation und Fes-tigung des Wissens werden dann in den Übungen und Vertiefungsfächern Beispiele gerech-net. Das ist gut und wichtig, solange es sich bei den Praxisbeispielen um überschaubare Rechnungen handelt. Natürlich kann man ggf. mit großem Aufwand analytisch einige reale Geometrien rechnen, wie z.B. die u. a. Kante über leitender Platte, den angegebenen Bremswiderstand eines Motors oder unterschiedlichste Dipol- und Ladungsverteilungen teils mittels Tricks oder exotischen mathematischen Funktionen und Methoden. Analytische Lö-sungen sind gut, aber nicht um jeden Preis (im wahrsten Sinne des Wortes), denn im Ingeni-euralltag gibt es natürlich die wichtige wirtschaftliche Seite. Wenn man dann (mit den vielen gerechneten Aufgaben) in die Praxis geht stellt man nicht selten fest, dass es gerade für die aktuell zu bearbeitende Anordnung keine bekannte Lö-sung gibt oder die Geometrien so komplex sind, dass man sehr lange über geeignete Nähe-rungslösungen nachdenken muss. Gute Erfahrungen in der Lehre werden dadurch gemacht, dass FEMLAB und andere Soft-waretools in die Elektrotechnikausbildung integriert werden. Dazu gehört im Falle von Fem-Lab natürlich, dass die Grundlagen, die Funktionsweise und das Anwendungsgebiet aufge-zeigt werden. Im Falle von MathCad beispielsweise kann man auf die Erläuterung der Funk-tionsweise verzichten und die Rechenmethoden dem Fach Numerik überlassen. Zum Tragen kommen die Softwaretools bei der Berechnung von Beispielen, die jetzt auch praxisnäher formuliert werden können. Es werden häufig zunächst einfache Beispiele analy-tisch und danach mit den Softwaretools gerechnet. Dadurch wird gezeigt, wie man aus den Ergebnissen der FEM-Rechnung (z. B. Feldstärken, Energien, Potentiale, ...) die geforderten Ergebnisse wie Strom, Kapazität oder Kraft gewinnt. Danach wird die Geometrie erweitert, um praxisnahe Probleme zu erfassen. Die Ergebnisse komplexer Aufgaben können schnell gewonnen werden. Eine wichtige Aufgabe für den (werdenden) Ingenieur ist es dann, die Plausibilität der Ergebnisse zu prüfen. Auf diesen Aspekt kann und sollte in der Ausbildung genügend Zeit verwendet werden.

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