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Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Hinweise zur Arbeit mit dem Lehrbuch. Studienmethodik

Zusammenfassung
Wohl kaum ein Bereich der Technikwissenschaften baut auf einem Teilgebiet der Physik — dem Elektromagnetismus — so systematisch und anwendungsorientiert auf wie die Elektrotechnik. Die Folge sind nicht nur ein sehr geschlossenes System von Gesetzmäßigkeiten, sondern gleichzeitig auch ihre Unterstützung durch ein Skelett mathematischer Verfahren. Dies führt einerseits durch die enorme Anwendungsbreite der Elektrotechnik zu einer großen Stoffülle, andererseits ist das Gebiet doch auch sehr gut durchschau-bar und vor allem erlernbar, wenn man sich systematisch mit den Grundlangen der Elektrotechnik befaßt. Um dies möglichst rationell durchzuführen, sollen einige Hinweise dienen.
Reinhold Paul

1. Grundbegriffe

Zusammenfassung
Nach Durcharbeit des Abschnittes beherrscht der Lernende:
  • den Umgang mit physikalischen Größengleichungen,
  • den Ladungsbegriff (Einheit, Arten, Eigenschaften),
  • den Trägertransport in Metallen, Halbleitern und Nichtleitern (qualitativ),
  • die Definition des Stromes, Stromflußrichtung und Richtung der Teilchenbewegung
  • wenigstens vier typische Wirkungen des elektrischen Stromes
  • die Erklärung des einfachen Stromkreises (Strom-, Spannungsbegriff)
  • den Zusammenhang zwischen Strom und Ladung
  • den Stromdichtebegriff
  • den Begriff elektrischer Feldstärke (und seine Ursache)
  • den Spannungsbegriff
  • das erste und zweite Kirchhoffsche Gesetz
  • den Begriff aktiver/passiver Zweipol vom Energie- und Leistungsumsatz her
  • Arbeit und Leistung am aktiven/passiven Zweipol ausgedrückt durch Strom und Spannung.
Reinhold Paul

2. Einfache Stromkreise und ihre Bauelemente. Netzwerkelemente

Zusammenfassung
Nach Durcharbeit des Abschnittes beherrscht der Leser:
  • die Modellierung technischer Schaltungen durch Netzwerke mit Netzwerkelementen
  • Anwendung der Kirchhoffschen Gleichungen zur Analyse einfacher Netzwerke
  • die u-i-Beziehungen der wichtigsten Netzwerkelemente: ideale Strom-Spannungsquelle, Widerstand, Kondensator, Spule, gesteuerte Quellen
  • die physikalischen Ursachen für die u-i-Beziehungen der Netzwerkelemente
  • die Stetigkeitsbedingungen der Energiespeicherelemente und ihre Ursache
  • Eigenschaften der technischen Bauelemente, Widerstand, Kondensator, Spule.
Reinhold Paul

3. Analyse elektrischer Netzwerke

Zusammenfassung
Nach Durcharbeit des Abschnittes beherrscht der Leser
  • die einfache Netzwerkanalyse auf Grundlage der Kirchhoffschen Gesetze
  • Grundstromkreis, Leistungsbetrachtungen
  • Vereinfachung der Netzwerkanalyse durch Anwendung der Zweipoltheorie (Kennlinie, Bestimmung der Ersatzgrößen, Ersatzschaltungen)
  • Grundlage der analytischen, graphischen Analysemethoden für einfache nichtlineare Netzwerke, Kleinsignalkonzept, ArbeitspunktbegrifF
  • Zweigstromanalyse
  • Maschenstromanalyse
  • Knotenspannungsanalyse.
Reinhold Paul

4. Netzwerke bei sinusförmiger und zeitveränderlicher Erregung. Wechselstromschaltungen

Zusammenfassung
Nach Durcharbeit des Abschnittes beherrscht der Lesser
  • die Strom-Spannungsbeziehungen der Netzwerkelemente bei sinusförmiger Erregung
  • die Aufstellung der Netzwerkdifferentialgleichung für lineare Netzwerke und ihre stationäre Lösung mit einem Ansatzverfahren
  • die Vorteile der Anwendung der Transformation in den Frequenzbereich zur Lösung von Wechselstromaufgaben (sog. komplexe Wechselstrommethode)
  • den Frequenzgang als wichtigen Zusammenhang zwischen Ursachen- und Wirkungsgröße in einem Netzwerk
  • Darstellungshilfe für Größen im Wechselstromnetzwerk (Zeigerbilder, Ortskurve, Frequenzgang, Bodediagramm)
  • LeistungsbegrifFe
  • wichtige Schaltungen (Vierpole, Filter, Resonanzphänomene, Brückenprinzip)
  • Ausdehnung der Wechselstromanalyse auf allgemeinere periodische Erregerfunktionen, Grundkonzept der Fourierreihe
  • Darstellung der Fourierkoeffizienten als Spektraldiagramm, Anwendung auf Netzwerke
  • Konzept der Fouriertransformation und seine Anwendung zur Bestimmung des Zeitverhaltens einer Netzwerkgröße bei bekanntem Frequenzverhalten.
Reinhold Paul

5. Ausgleichsvorgänge. Netzwerke bei beliebiger Erregung

Zusammenfassung
Nach Durcharbeit des Abschnittes beherrscht der Leser:
  • Aufstellen der Differentialgleichung für Schaltvorgänge, Bedeutung und Ermittlung der Anfangsbedingungen
  • Aufstellung der Netzwerkdifferentialgleichungen für beliebige Erregung
  • Anwendung der Laplace-Transformation und Fouriertransformation zur Netzwerkanalyse bei beliebiger Erregung
  • Gewinnung der Gewichts- und Übergangsfunktion von Netzwerken
  • qualitatives und quantitatives physikalisch-elektrisches Verständnis für das Verhalten von Netzwerken mit einem oder zwei Energiespeicherelementen
  • Bedeutung der Begriffe Sprung-, Stoß-, Exponentialerregung
  • Bedeutung der Übertragungsfunktion für das nichtstationäre Verhalten von Netzwerken.
Reinhold Paul

6. Das elektromagnetische Feld

Zusammenfassung
Nach Durcharbeit des Abschnittes beherrscht der Leser:
  • die physikalisch-mathematische Beschreibung elektromagnetischer Felder
  • die grundlegenden Begriffe des elektrischen Feldes, Berechnung einfacher Felder
  • die Berechnung von typischen Widerständen und Kapazitäten
  • die Stromflußmechanismen in Leitern, Halbleitern und Nichtleitern
  • Kraft und Energiebegriffe im elektrischen Feld
  • die grundlegenden Begriffe des magnetischen Feldes
  • die Eigenschaften magnetischer Materialien
  • das Konzept des magnetischen Kreises
  • das Induktionsgesetz
  • Kraft und Energiebegriffe im magnetischen Feld
  • die Maxwellschen Gleichungen in Integral- und Differentialform
  • die typischen Unterteilungen der Felder.
Reinhold Paul

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