elektrotechnik - Kurt Steudler

Berner Fachhochschule
Departement Technik und Informatik
Fachbereich Elektro- und Kommunikationstechnik
Hochschule für Technik und Architektur Bern
Abteilung Elektrotechnik und Elektronik
ELEKTROTECHNIK
2003
Kurt Steudler
(\TITEL_INHALT.doc)
STR-ING
ELEKTROTECHNIK
0-02
________________________________________________________________________
INHALTSVERZEICHNIS
(provisorisch)
Inhalt
1
Einführung und Grundlagen zur Elektrotechnik ............................... 4
1.1
Zur Geschichte und zum Wesen der Elektrizität.................................... 4
1.2
Die elektrische Ladung ........................................................................ 12
1.3
Der elektrische Strom .......................................................................... 14
1.4
Die elektrische Spannung.................................................................... 17
1.5
Das Gesetz von OHM.......................................................................... 20
1.6
Arbeit und Leistung.............................................................................. 22
1.7
Anhang ................................................................................................ 25
2
Einfache Gleichstromkreise ............................................................... 4
2.1
Quelle und Last ..................................................................................... 4
2.2
Das elektrische Feld .............................................................................. 5
2.3
Der elektrische Stromkreis................................................................... 14
2.4
Die Serie- und Parallelschaltung von Widerständen............................ 16
2.5
Der Spannungsteiler und der Stromteiler............................................. 19
2.6
Das Bauelement Widerstand ............................................................... 21
2.7
Die belastete reale Quelle ................................................................... 27
2.8
Schaltungen. Das Dezibel - Mass........................................................ 35
2.9
Verzeichnisse ...................................................................................... 39
3
Die Berechnung von Schaltungen (Knoten und Maschen).............. 3
3.1
Topologie der Schaltungen.................................................................... 3
3.2
Knoten- und Maschengleichungen ........................................................ 5
3.3
Wheatstone‘ sche Brücke .................................................................... 14
4
Theoreme ............................................................................................. 3
4.1
Die π - T (Y - ∆) Transformation............................................................. 3
4.2
Das Superpositionsprinzip ..................................................................... 5
4.3
Das Theorem von Thévenin (Quellenersatzschaltung).......................... 8
4.4
Das Theorem von Norton (Quellenersatzschaltung).............................. 9
4.5
Das Substitutionstheorem.................................................................... 10
STR-ING
ELEKTROTECHNIK
0-03
________________________________________________________________________
4.6
Die Leiter - Analyse ............................................................................. 11
4.7
Gleichstromtechnik - Wechselstromtechnik ......................................... 12
4.8
Anpass - Schaltungen.......................................................................... 16
4.9
Verzeichnisse ...................................................................................... 21
5
Kapazität C und Induktivität L ............................................................ 3
5.1
Zusammenhang zwischen Strom und Spannung .................................. 3
5.2
Das Verhalten von C und L auf nichtsinusförmige Signale .................... 4
5.3
Das Verhalten von C und L auf sinusförmige Signale ......................... 15
5.4
Das Bauelement C............................................................................... 20
5.5
Das Bauelement L ............................................................................... 22
5.6
Anhang ................................................................................................ 23
5.7
Verzeichnisse ...................................................................................... 26
6
Schaltungen mit R, L und C für sinusförmige Signale ..................... 3
6.1
Serie- und Parallelschaltung von L und C.............................................. 3
6.2
Einfache Eintore (ohne L-C- Kombinationen) ........................................ 4
6.3
Einfache Zweitore mit zwei Elementen (ohne L-C- Kombinationen).... 10
6.4
Einfache Zweitore mit mehr als zwei Elementen ................................. 14
6.5
Eintore mit L – C - Kombinationen....................................................... 22
6.6
Zweitore mit L – C - Kombinationen .................................................... 34
6.7
Verzeichnisse ...................................................................................... 42
7
Weitere Schaltungen mit R, L und C für sinusförmige Signale ....... 3
7.1
Erzeugung elektrischer Energie............................................................. 3
7.2
Strom Spannung und Leistung .............................................................. 5
7.3
Kompensation der Blindleistung ............................................................ 7
7.4
Leistungsanpassung.............................................................................. 9
7.5
Entkoppelte Netzwerke........................................................................ 10
7.6
Normieren auf vorgegebene Frequenz................................................ 11
7.7
Analoge Filter mit passiven Elementen................................................ 15
7.8
Mittelwerte periodischer Funktionen .................................................... 22
7.9
Verzeichnisse ...................................................................................... 25
81
Elektrisches Feld ................................................................................. 4
81.1
Ladung und elektrische Feldgrössen..................................................... 4
81.2
Ausgewählte Felder............................................................................. 15
81.3
Die Kapazität C.................................................................................... 17
81.4
Energie und Kraft im elektrostatischen Feld ........................................ 19
81.5
Das elektrische Strömungsfeld ............................................................ 21
STR-ING
ELEKTROTECHNIK
0-04
________________________________________________________________________
82
Gesetze des magnetischen Feldes .................................................... 3
82.1
Einführung und Phänomene .................................................................. 3
82.2
Induktion, Permeabilität und Feldstärke................................................. 7
82.3
Die integralen Grössen des magnetischen Feldes ................................ 8
82.4
Spezielle Felder................................................................................... 14
82.5
Magnetisches Feld und Materie........................................................... 18
82.6
Formelsatz........................................................................................... 23
82.7
Der allgegenwärtige Magnetismus ...................................................... 24
82.8
Verzeichnisse ...................................................................................... 27
83
Magnetisches Feld im Eisen............................................................... 4
83.1
Das Verhalten des Eisens im Magnetfeld .............................................. 4
83.2
Berechnung magnetischer Felder in Eisenkreisen ................................ 9
83.3
Anhang ................................................................................................ 19
83.4
Verzeichnisse ...................................................................................... 22
84
Wirkungen im magnetischen Feld...................................................... 4
84.1
Induktionsgesetz und Kraftwirkung ........................................................ 4
84.2
Erzeugung elektrischer Energie........................................................... 10
84.3
Die Selbstinduktionsspannung ............................................................ 13
84.4
Induktivität und magnetische Kopplung ............................................... 15
84.5
Transformatoren .................................................................................. 20
84.6
Energie und Kraft im magnetischen Feld............................................. 27
84.7
Elektrische Maschinen......................................................................... 33
84.8
Anhang ................................................................................................ 35
84.9
Verzeichnisse ...................................................................................... 53
STR-ING
ELEKTROTECHNIK
0-05
________________________________________________________________________
91
Mathematische Grundlagen I.............................................................. 4
91.1
Gleichungssysteme ............................................................................... 4
91.2
Vektordarstellung................................................................................... 4
91.3
Produkte mit Vektoren ........................................................................... 4
91.4
Linien und Flächen ................................................................................ 4
91.5
Felder .................................................................................................... 5
91.6
Integralsätze .......................................................................................... 5
95
KOMPLEXE RECHNUNG I (Grundoperationen) .............................. 1
95.1
Grundlagen und Einführung................................................................... 1
95.2
Definition der komplexen Zahlenmenge ................................................ 2
95.3
Addition und Subtraktion komplexer Zahlen .......................................... 6
95.4
Multiplikation komplexer Zahlen ............................................................ 7
95.5
Division komplexer Zahlen..................................................................... 9
96
KOMPLEXE RECHNUNG II (Potenzen, Logarithmen, Ortskurven) 1
96.1
Potenzieren mit ganzzahlig positivem Exponenten ............................... 1
96.2
Potenzieren mit ganzzahlig negativem Exponenten .............................. 2
96.3
Radizieren ............................................................................................. 2
96.4
Reziprokwerte von Wurzeln................................................................... 3
96.5
Potenzieren mit gebrochenen Exponenten............................................ 4
96.6
Potenzieren, wenn Basis und Exponent komplexe Zahlen sind ............ 5
96.7
Der Logarithmus einer komplexen Zahl ................................................. 6
96.8
Die Ortskurve......................................................................................... 7
97
KOMPLEXE RECHNUNG III (Funktionen, SMITH - Chart)............... 1
97.1
Funktionen............................................................................................. 1
97.2
Die Umkehrfunktion ............................................................................... 2
97.3
Transformationen .................................................................................. 3
97.4
Die SMITH - Chart ................................................................................. 5
1
EINFÜHRUNG UND GRUNDLAGEN ZUR ELEKTROTECHNIK
1
________________________________________________________________________
2
DER GLEICHSTROMKREIS + DIE BELASTETE REALE QUELLE
2
________________________________________________________________________
3
BERECHNUNG VON SCHALTUNGEN (KNOTEN UND MASCHEN)
3
________________________________________________________________________
4
THEOREME (SUPERPOSITION, THÉVENIN, NORTON)
4
________________________________________________________________________
5
DIE BAUELEMENTE KAPAZITÄT C UND INDUKTIVITÄT L
5
________________________________________________________________________
6
SCHALTUNGEN MIT DEN BAUELEMENTEN C, L UND R
6
________________________________________________________________________
7
ZUM STARKSTROMNETZ (LEISTUNG, KOMPENSATION, ANPASSUNG)
7
________________________________________________________________________
8
ELEKTRISCHES FELD / MAGNETISCHES FELD
8
________________________________________________________________________
9
MATHEMATIK FÜR INGENIEURE
9
________________________________________________________________________
10
ÜBUNGEN UND LÖSUNGEN
10
________________________________________________________________________
11
PRAKTIKA
11
________________________________________________________________________
12
PRÜFUNGEN
12