Grundgebiete der Elektrotechnik 1 (GE1)
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Grundgebiete der Elektrotechnik 1 (GE1) Modulbezeichnung / Kürzel Grundgebiete der Elektrotechnik1 (GE1) Stand: 20.05.2007 Fachsemester 1. Semester Modulverantwortliche(r) Prof. Dr. Heinrich Dederichs Sprache Deutsch Lehrformen / SWS Seminaristischer Unterricht mit Praktikum, V2, Ü1, P1 Kreditpunkte 5 ECTS-Punkte Arbeitsaufwand 60 h Präsenz 90 h Selbststudium Voraussetzungen keine Lernziele/Kompetenzen Die Studierenden kennen • die für die Elektrotechnik bedeutsamen Größen und Einheiten und das SI-System • die Begriffe Arbeit, Leistung und Wirkungsgrad • grundlegende Verfahren zur Analyse elektrischer Netzwerke • den Feldbegriff für magnetische und elektrische Felder • lineare und nichtlineare elektrische Bauelemente • Messverfahren und Messgeräte für elektrische Größen Die Studierenden können • Elektrische Größen und Einheiten sicher handhaben und eindeutig zuordnen • Auch komplexere elektrische Netzwerke analysieren • Elektrische und magnetische Felder, Kapazitäten und Induktivitäten für einfache Fälle berechen • Die Wirkungsweise linearer und nichtlinearer Bauelemente erklären und rechnerisch handhaben • Messgeräte für Strom und Spannung sinnvoll einsetzen Inhalt Größen und Einheiten, SI-Einheiten Spannung, Strom, Leistung, Arbeit, Widerstand; Gleich- und Wechselstrom, Effektivwert bei sinusförmigem Wechselstrom; Verbraucher elektrischer Energie als Widerstand, linearer Widerstand als Sonderfall Ohmsches Gesetz, Kirchhoffsche Sätze Ohmsches Gesetz bei linearen Widerständen; Maschen und Zweige, Zählpfeilsysteme; Serien- und Parallelschaltung von Widerständen; die Kirchhoffschen Sätze zur Netzwerkanalyse; 1 Ohm - 1 Volt - 1 Ampere-Methode Quellen, Netzwerkanalyse, Ersatzzweipol Ideale und reale Strom- und Spannungsquellen; Satz von der Ersatzzweipolquelle; Schaltungsvereinfachung durch Stern-DreieckTransformation; Knotenpotenzialverfahren; Graphische Verfahren Messgeräte Ideales Voltmeter, Reales Voltmeter; Ideales Amperemeter, Reales Amperemeter; Messbereichserweiterung durch Vor- und Nebenwiderstände Studien-/Prüfungsleistungen Leistungsanpassung, Wirkungsgrad Anpassung; Anpassungsbedingung; Wirkungsgrad Leitungsmechanismen, Bändermodell Metalle, Halbleiter, Isolatoren; Temperaturabhängigkeit von Widerständen; linearer und quadratischer Temperaturbeiwert; Widerstandsberechnung aus Geometrie und Materialdaten (Geometrieformel); Bauelemente mit nichtlinearer Strom-Spannungskennlinie; Diodenkennlinie; statische Kennlinien von PTC und NTC Elektrisches Feld, Kapazität Feldgrößen E und D, Materialgleichung; Elektrisches Strömungsfeld, Materialgleichung; Stromdichte; Elektrisches Feld, Plattenkondensator; Zylinderkondensator Magnetisches Feld, Induktivität Feldgrößen B und H, Materialgleichung; Durchflutungsgesetz, Induktionsgesetz, Lenzsche Regel; Einfache Feldberechnungen: Feld außerhalb eines langen geraden Drahtes, Feld im Innern eines Drahtes; Zylinderspule; Geschlossener Eisenkreis, Eisenkreis mit Luftspalt; Magnetische Werkstoffe, Hysterese Schaltvorgänge mit einem Energiespeicher Auf- und Entladung eines Kondensators an Gleichspannung Einschaltvorgang mit Induktivität Energiebetrachtung im Zusammenhang mit elektronischen Schaltern Regelmäßige Anfertigung von Praktikumsberichten mit Vorführung Schriftliche Prüfung Voraussetzung: bestandenes Praktikum Medienformen vorgefertigte Folien, in der Vorlesung entwickeltes Tafelbild, Beamerpräsentation Webseite: http://www.uni-essen.de/cec/moodle/ Literatur L: Als Lehr-und Lernbuch geeignet. V: Zur Vertiefung des Stoffes geeignet. 1. Skript zur Lehrveranstaltung 2. Altmann, Schlayer(L), Lehr- und Übungsbuch Elektrotechnik, umfasst den Inhalt der Vorlesung beider Semester. Viele gerechnete Beispiele, Fachbuchverlag Leipzig-Köln 3. Führer, Heidemann, Nerreter (V), Grundgebiete der Elektrotechnik, 2 Bände; Ausführliche Darstellung mit vielen Beispielen und Aufgaben. Geht über den Inhalt der Vorlesung hinaus, Hanser Verlag 4. Gert Hagman (L), Grundlagen der Elektrotechnik. Knappe, verständliche Darstellung. Zum Lehrbuch gibt es einen Band mit Übungsaufgaben. Nahe am Inhalt der Vorlesung, AULAVerlag Taschen- und Tabellenbücher 1. Benz, Heinks, Starke, Tabellenbuch elektronik, Kohl+Noltemeyer Verlag 2. Elektrotechnik Tabellen, Kommunikationselektronik, Westermann 3. Friedrich, Tabellenbuch der Elektrotechnik Elektronik, Dümmler, Bonn 4. Kories, Schmidt-Walter (L), Taschenbuch der Elektrotechnik, Harri Deutsch
