phy330 - Aufbaumodul Angewandte Physik (Vollständige Modulbeschreibung)

Bachelor Physik

Die Studierenden erwerben fortgeschrittene Kenntnisse entweder auf dem Gebiet der Akustik, der Signal- und Systemtheorie oder der Erneuerbaren Energien. Sie erlangen Fertigkeiten zum sicheren und selbstständigen Umgang mit modernen Konzepten und Methoden der Angewandten Physik. Sie erweitern ihre Kompetenzen hinsichtlich der Fähigkeiten zur erfolgreichen Bearbeitung anspruchsvoller Probleme der Angewandten Physik mit modernen experimentellen und numerischen Methoden, zur eigenständigen Erarbeitung von Zugängen zu aktuellen Entwicklungen der Angewandten Physik sowie zum Verständnis übergreifender Konzepte und Methoden der Angewandten Physik.

Akustik:
Schwingungen und Wellen, physikalische Grundlagen der Akustik, Erzeugung und Ausbreitung von Schall, Messung und Bewertung von Schall, Verarbeitung und Analyse akustischer Signale, Akustik von Stimme und Sprache, Sprachpathologie, Schalldämmung und –dämpfung, Raum- und Bauakustik, Elektroakustik, Stoßwellen, Photoakustischer Effekt; ausgesuchte Kapitel der Akustik, der Vibrationen und des Ultraschalls.

Signal- und Systemtheorie:
Signalräume, Grundlagen der diskreten und integralen Signalrepräsentation, Methoden der Systembeschreibung im Zeit- und Frequenzbereich, Integraltransformationen wie Fourier- und Laplace-Transformation, Hilbert-Transformation und analytische Signale, Abtastung und z-Transformation, stochastische Prozesse und lineare Systeme, Filter, Zeit-Frequenz-Darstellungen, Optimaltransformationen und Optimalfilter, Adaptive Filter.

Erneuerbare Energien II:
Entweder Energiemeteorologie und Wind Energy oder Physikalische Grundlagen der Photovoltaik1

Energiemeteorologie:
Strahlungsgesetze; Strahlungswechselwirkungsprozesse / Transport in der Atmosphäre; Satellitenfernerkundungsverfahren; Modellierung solarenergiespezifischer Strahlungsgrößen; Vorhersage der Solarstrahlung; Energetik der Atmosphäre; Bewegungsgleichungen, atmosphärische Grenzschicht, Windprofile, Stabilität, Turbulenz, mesoskalige Modellierung, Windenergiepotential, Windleistungsvorhersage.

Wind Energy:
Physical properties of fluids, wind characterization and anemometers, aerodynamic aspects of wind energy conversion, dimensional analysis, (pi-theorem), and wind turbine performance, design of wind turbines, electrical systems.

Physikalische Grundlagen der Photovoltaik:
Optische und elektronische Eigenschaften von Halbleitern; Generation / Rekombination / Lebensdauer, pn-Übergang und Heterokontakte im Gleichgewicht, Transportgleichung, Ungleichgewicht: beleuchteter pn-Übergang (idealisierte und reale Strukturen), Strom-Spannungs-Charakteristik der beleuchteten Solarzelle, Wirkungsgrad, spektraler Quantenwirkungsgrad, Konzepte der Wirkungsgradsteigerung, Übersicht zu bedeutenden PV-Technologien

Akustik:
Kollmeier, B.: Skriptum Physikalische, technische und medizinische Akustik, Universität Oldenburg, http://medi.uni-oldenburg.de/16750.html
Heckl, Müller: Taschenbuch der technischen Akustik, Springer-Verlag
F.G. Kollmann: Maschinenakustik, Springer-Verlag

Signal- und Systemtheorie:
B. Girod, R. Rabenstein, A. Stenger, “Einführung in die Systemtheorie”, Teubner, 2007.
A. V. Oppenheim, A. S. Willsky, “Signals and Systems”, Prentice-Hall, 1996.
A. V. Oppenheim, R. W. Schafer, “Discrete-Time Signal Processing”, Prentice-Hall, 2009.
S. Haykin, “Adaptive Filter Theory”, Prentice-Hall, 2001.

Erneuerbare Energien II:
K.-N. Liou: An Introduction to Atmospheric Radiation. Academic Press, Amsterdam, 1980
R. Stull: An Introduction to Boundary Layer Meteorology. Kluwer, Academic Publ., Amsterdam, 1988
T. Burton et. Al.: Wind Energy Handbook. John Wiley, New York, 2001.
R. Gasch, J. Twele: Wind Power Plants. Springer, 2011.
A. de Vos: Endoreversible Thermodynamics for Solar Energy. Oxford Science Publ., Oxford, 1992.
P. Würfel: Physik der Solarzelle. VCH-Wiley, Weinheim, 2003.
A. Goetzberger, B. Voß, J. Knobloch: Crystalline Silicon Solar Cells, John Wiley & Sons Ltd., 1998.
J. Nelson: The Physics of Solar Cells, Imperial College Press, London, 2003.

Mündliche Prüfung von max. 45 min. Dauer oder 2-stündige Klausur oder Projekt.