Inhaltsverzeichnis

Inhalt
Inhaltsverzeichnis
1
Einführung
1.1
1.2
1.2.1
1.2.2
1.3
1.3.1
1.3.2
1.3.3
Vorwort............................................................................................ 6
Geschichte der Elektrotechnik......................................................... 8
Bedeutende Erfindungen................................................................. 8
Gebiete der Elektrotechnik.............................................................. 9
Physikalische Größen, Einheiten und Gleichungen...................... 10
Physikalische Größen.................................................................... 10
Das Internationale Einheitensystem.............................................. 10
Gleichungen.................................................................................. 11
2
Grundlagen elektrischer Stromkreise
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
Elektrische Ladung........................................................................ 16
Elektrischer Strom......................................................................... 18
Elektrische Spannung.................................................................... 32
Passive Elemente und ohmscher Widerstand............................... 38
Die Widerstandsbemessungsgleichung........................................ 41
Temperaturabhängige Widerstände.............................................. 46
Aktive Elemente............................................................................. 52
Elektrische Energie und Leistung.................................................. 65
3
Der Gleichstromkreis
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
Reihenschaltung und Parallelschaltung von Widerständen ......... 75
Netzwerkberechnung nach Kirchhoff . .......................................... 87
Der Überlagerungssatz.................................................................. 90
Ersatzzweipole.............................................................................. 97
Grundlagen der Gleichspannungs- und
Gleichstrommesstechnik............................................................. 104
3
4
Grundlagen der Elektrotechnik 1
4
Das elektrostatische Feld
4.1
4.2
4.2.1
4.2.2
4.2.3
4.2.4
4.3
4.3.1
4.3.2
4.4
Elektrisches Feld und Feldlinien.................................................. 113
Feldgrößen.................................................................................. 118
Elektrische Feldstärke, elektrische Spannung und
elektrisches Potenzial.................................................................. 118
Elektrischer Fluss und elektrische Flussdichte............................ 127
Materialgleichung........................................................................ 130
Beziehungen an Grenzflächen verschiedener Medien................ 133
Der Kondensator......................................................................... 136
Berechnung der Kapazität........................................................... 136
Schaltungsarten von Kondensatoren.......................................... 142
Energie im elektrostatischen Feld............................................... 151
5
Das stationäre magnetische Feld
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
5.6
5.7
5.8
5.8.1
5.8.2
5.8.3
5.9
5.10
5.11
Historie........................................................................................ 154
Magnetischer Fluß und magnetische Flußdichte......................... 158
Durchflutung, magnetische Feldstärke, Durchflutungssatz
und magnetische Spannung........................................................ 161
Permeabilität und Hysterese....................................................... 174
Magnetischer Widerstand............................................................ 183
Verhalten von Feldlinien an Grenzflächen................................... 191
Lorentzkraft und Induktionsgesetz............................................... 193
Selbstinduktionsspannung und Induktivität................................. 207
Vorbetrachtungen........................................................................ 207
Reihenschaltung von Induktivitäten............................................. 213
Parallelschaltung von Induktivitäten............................................ 214
Gegeninduktion und Transformatorprinzip.................................. 216
Gespeicherte Energie im magnetischen Feld.............................. 223
Kraftwirkungen im magnetischen Feld........................................ 227
6
Der Wechselstromkreis
6.1
6.2
6.3
Vorteile des Wechselstroms gegenüber Gleichstrom.................. 234
Beschreibung und Darstellung von Wechselgrößen................... 235
Mathematische Grundlagen der komplexen
Wechselstromrechnung............................................................... 248
Inhalt
6.4
6.5
6.6
6.7
Bauelemente im Wechselstromkreis........................................... 259
Leistung und Arbeit im Wechselstromkreis.................................. 271
Zeigerdiagramme........................................................................ 284
Beispiele zur komplexen Wechselstromrechnung....................... 287
7
Übungsaufgaben
7.1
7.2
Aufgabenstellungen..................................................................... 299
Lösungen..................................................................................... 323
5