Grundlagen der Elektrotechnik 2

• Ingenieurmathematik
• Grundlagen der Elektrotechnik
  

• Elektrisches Feld: Strömungsfeld, elektrisches Potenzialfeld, elektrostatisches Feld, Nichtleiter im elektrischen Feld, Kondensator (kapazitiver Zweipol) und Kondensatorschaltungen.

• Magnetisches Feld: Magnete, Kraftwirkung im Magnetfeld (Motor, Ablenkung von bewegten Ladungen), Durchflutungssatz und seine Anwendung in einfachen Geometrien, Materie im Magnetfeld, Magnetische Kreise.

• Zeitabhängige elektrische und magnetische Felder: Quasistationäre Vorgänge, Verschiebungsstrom, Induktionsgesetz, Bewegungs- und Ruheinduktion, Selbstinduktion -- induktiver Zweipol, Gegenseitige Induktion und Transformator.

• Reale Bauelemente: Widerstand, Potentiometer, Kondensator, Induktivität, Transformator.

• Netze mit unterschiedlichen Frequenzen: Frequenzabhängigkeit der Netzeigenschaften, Beschreibung des Frequenzgangs, Filternetzwerke, Berechnung von passiven Filtern erster Ordnung, Schwingkreis.

Elektrisches Feld stationär: Nach erfolgreichem Abschluss dieser Lehrveranstaltung sind die Studierenden in der Lage,

• den Feldbegriff zu beschreiben und Felder anhand ihrer Eigenschaften zu kategorisieren (Vektor vs. Skalar, stationär, homogen)
• die Integralform der Gleichungen, die elektrische Felder beschreiben, zu benennen
• für vereinfachte Geometrien die Integralgleichungen zu vereinfachen und mit den so gewonnenen algebraischen Gleichungen technische Probleme zu lösen
• den Einfluss von Materie auf elektrische Felder zu beschreiben und wichtige Werkstoffe zu benennen
• das Verhalten des Bauelementes Kapazität zu beschreiben
• die Kapazität von einfachen Geometrien zu berechnen.

Magnetfeld stationär: Die Studierenden können

• die Integralform der Gleichungen, die magnetostatische Felder beschreiben, benennen
• den Einfluss von Materie auf magnetische Felder beschreiben werden und wichtige Werkstoffe benennen
• grundlegende magnetische Kreise berechnen.

Quasistationäre Felder: Die Studierenden können

• den Begriff "quasistationäres Verhalten" beschreiben
• den Begriff Verschiebungsstrom erklären. Induktionsphänomene können beschrieben werden und das Induktionsgesetz kann erklärt werden
• die Begriff Ruheinduktion, Bewegungsinduktion, Selbstinduktion sowie gegenseitige Induktion beschreiben
• Bauteile Induktivität und Transformator erklären und deren Verhalten beschreiben.

Frequenzabhängigkeit: Die Studierenden können

• die frequenzabhängigen Eigenschaften der Grundzweipole beschreiben
• Resonanz und ihre Voraussetzungen beschreiben
• Möglichkeiten frequenzabhängige Eigenschaften einer Schaltung darstellen
• den Einsatz frequenzabhängiger Zweipole zur Erstellung von Filterschaltungen verstehen.
• die Grenzfrequenz sowie Frequenz- und Phasengänge von einfachen Filterschaltungen berechnen, simulieren und vermessen
• die Resonanzfrequenz und Güte eines Schwingkreises berechnen, simulieren und praktisch ausmessen.

Grundbauelemente der ET: Die Studierenden können

• Den Aufbau der passiven Grundzweipole (Widerstand, Kondensator, Spule) beschreiben
• die Haupteigenschaft und parasitären Eigenschaften realer passiver Bauelemente unterscheiden und die Auswirkungen der parasitären Eigenschaften auf die Anwendung erklären
• Eigenschaften der realen passiven Bauelemente im Labor ausmessen
• das Prinzip einfacher elektrische Maschinen (Generator, Motor) erklären.

Geräte und Simulationsmöglichkeiten der Elektrotechnik: Die Studierenden können

• die wichtigsten Laborgeräte wie Voltmeter, Amperemeter, Funktionsgenerator, Oszilloskop, Spannungsquellen beschreiben und können die Hauptfunktionen bedienen
• die Messfehler, die aufgrund nicht idealer Eigenschaften von Messgeräten entstehen, abschätzen und durch geeignete Maßnahmen minimieren
• in Simulationssoftware Schaltung zeichnen und kennen die grundlegenden Simulationstechniken (Transienten- und AC-Analyse)
• Simulationstools zur Analyse von Schaltungen der Elektrotechnik anwenden und die Simulationsergebnisse darstellen.

• Vorlesungen
• Laborübungen
• Rechenübungen
• Selbststudium

Vorlesungsprüfung, immanenter Prüfungscharakter in der Rechenübung und Laborübung

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• Führer, Arnold; Heidemann, Klaus; Nerreter, Wolfgang (2019a): Grundgebiete der Elektrotechnik. Band 1: Stationäre Vorgänge: mit 426 Bildern, 71 durchgerechneten Beispielen, 65 Praxisbezügen und 145 Aufgaben mit Lösungen / Arnold Führer † (1940-2010), Klaus Heidemann, Wolfgang Nerreter. 10., neu bearbeitete Auflage. München: Hanser.

• Führer, Arnold; Heidemann, Klaus; Nerreter, Wolfgang (2019b): Grundgebiete der Elektrotechnik. Band 2: Zeitabhängige Vorgänge: mit 465 Bildern, 122 durchgerechneten Beispielen, 49 Praxisbezügen und 152 Aufgaben mit Lösungen / Arnold Führer † (1940-2010), Klaus Heidemann, Wolfgang Nerreter. 10., neu bearbeitete Auflage. München: Hanser.

• Hagmann, Gert (2017): Grundlagen der Elektrotechnik: das bewährte Lehrbuch für Studierende der Elektrotechnik und anderer technischer Studiengänge ab 1. Semester: mit 225 Abbildungen, 4 Tabellen, Aufgaben und Lösungen. 17., durchgesehene und korrigierte Auflage. Wiebelsheim: AULA-Verlag (= Elektrotechnik).

Präsenzveranstaltung