Einführung in die Elektrotechnik
von: Marika Höwing
Rheinwerk Computing, 2021
ISBN: 9783836284196
Sprache: Deutsch
551 Seiten, Download: 6013 KB
Format: PDF, auch als Online-Lesen
Wieder verfügbar ab: 27.05.2024 20:25
| Materialien zum Buch | 11 | ||
| 1 Einführung | 13 | ||
| 1.1 Was Sie von diesem Buch erwarten können | 13 | ||
| 1.2 Wichtige Erfindungen der Elektrotechnik | 14 | ||
| 1.3 Physikalische Größen und Grundbegriffe, mathematische Grundlagen | 16 | ||
| 1.3.1 Kleiner Ausflug in die Physik | 16 | ||
| 1.3.2 Mathematische Grundregeln | 26 | ||
| 1.4 Übungen | 38 | ||
| 1.5 Lösungen | 39 | ||
| 2 Elektrische Ladung und Potenzial | 47 | ||
| 2.1 Das Bohrsche Atommodell | 47 | ||
| 2.2 Ladung | 50 | ||
| 2.3 Energie, Potenzial und Leistung | 52 | ||
| 2.3.1 Potenzial | 52 | ||
| 2.3.2 Energie | 55 | ||
| 2.3.3 Leistung | 56 | ||
| 2.3.4 Wirkungsgrad | 57 | ||
| 2.4 Elektrische Spannung | 57 | ||
| 2.5 Strom | 60 | ||
| 2.6 Strom- und Ladungsdichte | 64 | ||
| 2.6.1 Stromdichte | 64 | ||
| 2.6.2 Ladungsdichte | 69 | ||
| 2.7 Ionen- und Massenstrom | 70 | ||
| 2.8 Übungsaufgaben | 73 | ||
| 2.9 Lösungen | 75 | ||
| 3 Elektrostatik | 81 | ||
| 3.1 Das elektrische Feld (E-Feld) | 81 | ||
| 3.2 Kräfte zwischen Ladungen – die Coulombkraft | 88 | ||
| 3.3 Ladungsverteilung | 90 | ||
| 3.3.1 Berechnung eines Volumenintegrals in kartesischen Koordinaten | 92 | ||
| 3.3.2 Berechnung eines Volumenintegrals in Zylinderkoordinaten | 93 | ||
| 3.3.3 Berechnung eines Volumenintegrals in Kugelkoordinaten | 97 | ||
| 3.4 Berechnung von E-Feldern | 103 | ||
| 3.4.1 Elektrisches Feld einer Punktladung | 103 | ||
| 3.4.2 Elektrisches Feld einer Linienladung | 107 | ||
| 3.4.3 Elektrisches Feld einer Flächenladung | 109 | ||
| 3.4.4 Elektrisches Feld einer Volumenladung | 111 | ||
| 3.4.5 Der Gauß’sche Satz | 112 | ||
| 3.5 Elektrische Flussdichte und Verschiebungsflussdichte | 125 | ||
| 3.6 Potenzielle Energie, Potenziale und Spannung im elektrischen Feld | 126 | ||
| 3.6.1 Äquipotenziallinien | 130 | ||
| 3.7 Kapazität | 132 | ||
| 3.7.1 Influenz und Polarisation | 138 | ||
| 3.8 Aufgaben | 144 | ||
| 3.9 Lösungen | 146 | ||
| 4 Gleichstrom | 159 | ||
| 4.1 Strom- und Spannungsquellen | 159 | ||
| 4.1.1 Galvanisches Element | 159 | ||
| 4.1.2 Spannungsquelle | 166 | ||
| 4.1.3 Stromquelle | 167 | ||
| 4.2 Widerstand und Leitwert | 168 | ||
| 4.2.1 Das Ohm’sche Gesetz | 169 | ||
| 4.2.2 Spezifischer Leitwert und spezifischer Widerstand | 171 | ||
| 4.2.3 Widerstand eines stabförmigen Leiters | 178 | ||
| 4.2.4 Einfluss der Temperatur auf den Widerstand | 179 | ||
| 4.3 Allgemeine Form des Ohm’schen Gesetzes | 181 | ||
| 4.4 Gleichstrom und Wechselstrom | 183 | ||
| 4.5 Berechnung eines einfachen Stromkreises | 185 | ||
| 4.6 Reihen- und Parallelschaltung | 189 | ||
| 4.6.1 Reihenschaltung | 189 | ||
| 4.6.2 Parallelschaltung | 193 | ||
| 4.6.3 Kirchhoff’sche Regeln | 197 | ||
| 4.6.4 Gemischte Widerstandsschaltungen | 201 | ||
| 4.7 Ersatzquellen, reale Strom- und Spannungsquellen | 205 | ||
| 4.7.1 Parallel- und Reihenschaltung von Spannungs- bzw. Stromquellen | 211 | ||
| 4.7.2 Umwandlung von Spannungsquellen in Stromquellen und umgekehrt | 214 | ||
| 4.8 Kondensatoren im Gleichstromkreis | 216 | ||
| 4.8.1 Aufladung | 217 | ||
| 4.8.2 Entladung | 223 | ||
| 4.8.3 Reihenschaltung von Kondensatoren | 225 | ||
| 4.8.4 Parallelschaltung von Kondensatoren | 226 | ||
| 4.9 Übungen | 227 | ||
| 4.10 Lösungen | 232 | ||
| 5 Netzwerkberechnungen | 241 | ||
| 5.1 Zweipole und die Zweipolmethode | 243 | ||
| 5.2 Maschen- und Knotenregel in Netzwerken | 247 | ||
| 5.3 Zweigstromverfahren | 251 | ||
| 5.4 Maschenstromverfahren | 256 | ||
| 5.5 Knotenpotenzialverfahren | 260 | ||
| 5.6 Das Superpositionsprinzip | 269 | ||
| 5.7 Stern-Dreieck-Umwandlung | 274 | ||
| 5.7.1 Dreieck-Stern-Umwandlung | 277 | ||
| 5.7.2 Stern-Dreieck-Umwandlung | 278 | ||
| 5.8 Unendliche Kettennetzwerke | 281 | ||
| 5.9 Übungen | 284 | ||
| 5.10 Lösungen | 288 | ||
| 6 Magnetische Felder | 307 | ||
| 6.1 Magnetfeld eines stromdurchflossenen Leiters | 310 | ||
| 6.2 Magnetisches Feld von Leiterschleifen | 313 | ||
| 6.3 Magnetische Grundgrößen | 315 | ||
| 6.3.1 Das Vektorprodukt (Kreuzprodukt) | 316 | ||
| 6.3.2 Durchflutung | 317 | ||
| 6.3.3 Magnetische Feldstärke | 318 | ||
| 6.3.4 Magnetischer Fluss, magnetische Flussdichte | 327 | ||
| 6.4 Lorentzkraft | 334 | ||
| 6.5 Induktivität und Induktion | 340 | ||
| 6.5.1 Aufbau einer Spule | 340 | ||
| 6.5.2 Induktivität | 341 | ||
| 6.5.3 Spule im Gleichstromkreis | 342 | ||
| 6.5.4 Induktion | 346 | ||
| 6.5.5 Energie im Magnetfeld | 356 | ||
| 6.6 Magnetischer Kreis | 357 | ||
| 6.7 Maxwell-Gleichungen | 359 | ||
| 6.7.1 Stationäre Maxwell-Gleichungen | 360 | ||
| 6.7.2 Rotation eines Vektorfeldes | 362 | ||
| 6.7.3 Materialbehaftete und nichtstationäre Maxwell-Gleichungen | 368 | ||
| 6.8 Übungen | 371 | ||
| 6.9 Lösungen | 374 | ||
| 7 Wechselstromkreise | 383 | ||
| 7.1 Charakteristische Größen einer Wechselspannung | 383 | ||
| 7.2 Kondensator im Wechselspannungskreis | 387 | ||
| 7.3 Spule im Wechselstromkreis | 391 | ||
| 7.4 Zeigerdarstellung von Wechselgrößen | 394 | ||
| 7.5 Schwingkreise | 401 | ||
| 7.5.1 Parallelschwingkreis | 401 | ||
| 7.5.2 Zeigerdiagramm für Parallelschwingkreise | 406 | ||
| 7.5.3 Reihenschwingkreis | 413 | ||
| 7.5.4 Zeigerdiagramm des Reihenschwingkreises | 414 | ||
| 7.5.5 Güte eines Schwingkreises | 417 | ||
| 7.6 Rechnen mit komplexen Zahlen | 420 | ||
| 7.6.1 Rechenregeln | 421 | ||
| 7.7 Übungen | 426 | ||
| 7.8 Lösungen | 431 | ||
| 8 Filter und Passschaltungen | 447 | ||
| 8.1 RC-Reihenschaltung und Parallelschaltung | 447 | ||
| 8.1.1 RC-Reihenschaltung | 447 | ||
| 8.1.2 RC-Hochpass | 456 | ||
| 8.1.3 RC-Tiefpass | 459 | ||
| 8.1.4 RC-Parallelschaltung | 460 | ||
| 8.2 RL-Reihen- und Parallelschaltung | 464 | ||
| 8.2.1 RL-Reihenschaltung | 464 | ||
| 8.2.2 RL-Hochpass | 470 | ||
| 8.2.3 RL-Tiefpass | 472 | ||
| 8.2.4 RL-Parallelschaltung | 472 | ||
| 8.3 Allgemeine Eigenschaften von Hoch- und Tiefpassschaltungen | 474 | ||
| 8.3.1 Bodediagramme | 474 | ||
| 8.3.2 Ortskurven | 479 | ||
| 8.3.3 Filter höherer Ordnung | 483 | ||
| 8.4 Übungen | 485 | ||
| 8.5 Lösungen | 488 | ||
| 9 Drehstrom | 507 | ||
| 9.1 Erzeugung von Wechselspannungen und Drehstrom | 507 | ||
| 9.2 Symmetrisch belastete Drehstromsysteme | 512 | ||
| 9.2.1 Dreieckschaltung, symmetrisch belastet | 514 | ||
| 9.2.2 Sternschaltung, symmetrisch belastet | 522 | ||
| 9.2.3 Allgemeine Eigenschaften von Strömen und Spannungen in Drehstromsystemen | 525 | ||
| 9.3 Unsymmetrische Belastung | 526 | ||
| 9.3.1 Dreieckschaltung, unsymmetrisch belastet | 527 | ||
| 9.3.2 Sternschaltung, unsymmetrisch belastet | 529 | ||
| 9.4 Übungen | 533 | ||
| 9.5 Lösungen | 535 | ||
| Index | 547 |