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
