Beschreibung einzelner Lerneinheiten (ECTS-Lehrveranstaltungsbeschreibungen) pro Semester

Studiengang: Bachelor Mechatronik berufsbegleitend
Studiengangsart: FH-Bachelorstudiengang
Berufsbegleitend
Wintersemester 2021

Titel der Lehrveranstaltung / des Moduls Grundlagen der Elektrotechnik 1 - Gleichstromtechnik
Kennzahl der Lehrveranstaltung / des Moduls 024525212101
Unterrichtssprache Deutsch
Art der Lehrveranstaltung (Pflichtfach, Wahlfach) Pflichtfach
Semester in dem die Lehrveranstaltung angeboten wird Wintersemester 2021
Semesterwochenstunden 4
Studienjahr 2021
Niveau der Lehrveranstaltung / des Moduls laut Lehrplan 1. Zyklus (Bachelor)
Anzahl der zugewiesenen ECTS-Credits 5
Name des/der Vortragenden André MITTERBACHER, Reinhard SCHNEIDER


Voraussetzungen und Begleitbedingungen

Keine


Lehrinhalte

Grundgrößen und Grundbegriffe der Elektrotechnik (Strom, Ladung, Leitungseigenschaften und Leitungsmechanismen, Stromdichte, Energie, Potenzial, Spannung, Leistung und Wirkungsgrad) Der Begriff Zweipol: Bezugspfeile, Beschreibung von aktiven und passiven Zweipolen, der Widerstand als Bauelement, Temperaturabhängigkeit von Widerständen. Zweipol Netze: Verbindung zweier Zweipole und Bestimmung des Arbeitspunktes, Kirchhoff’sche Gesetze, Ersatzzweipole (Serien- und Parallelschaltung und allgemeine aktive und passive Ersatzzweipole), Spannungs- und Stromteiler, Brückenschaltung, Strom- und Spannungsmessung Gesteuerte Quellen und eine Übersicht über mögliche technische Realisierungen (BJT, FET). Netzwerkanalyse für lineare Netze: Aufstellen und Lösen des linearen Gleichungssystems. Gefahren des elektrischen Stroms und Schutzeinrichtungen Elektrisches Feld: Strömungsfeld, elektrisches Potenzialfeld, elektrostatisches Feld, Nichtleiter im elektrischen Feld, Kondensator (kapazitiver Zweipol) und Kondensatorschaltungen.


Lernergebnisse

Physikalische Grundlagen Die Studierenden können auf Basis des Bohr-Sommerfeld‘schen Atommodells den Aufbau der Materie aus elektrischer Sicht (Ladungen, Kräfte zwischen Ladungen) beschreiben. Die Studierenden können wiedergeben, was „elektrische Leitfähigkeit“ bedeutet und dies mit der physikalischen Bewegung von elektrischer Ladung erklären. Leitungsmechanismen in verschiedenen Materialien können beschrieben werden. Die Studierenden können ausgehend vom Stromtransport und Energiebetrachtung das elektrische Potential und die Spannung erklären. Die Studierenden verstehen den Begriff Arbeit als Umwandlung von Energie, können Verbraucher und Erzeuger im elektrischen Stromkreis beschreiben und den Begriff Leistung erklären. Die Studierenden können basierend auf physikalischen Modellen die Leitungsmechanismen in Festkörpern, Flüssigkeiten und Gasen erklären. Die Studierenden können Sensoren, die auf Leitungsphänomenen beruhen, beschreiben. Die Studierenden können für Metalle eine Abschätzung der elektrischen Leitfähigkeit vornehmen und die Driftgeschwindigkeiten in Metallen und Halbleitern berechnen. Schaltungsanalyse Die Studierenden können die Modelle „Zweipol“ und „konzentrierte Bauelemente“ beschreiben und die Vorteile dieser Vereinfachung skizzieren. Die Studierenden können Zweipol kategorisieren (linear vs. nicht linear, passiv vs. aktiv) Die Studierenden können passive und aktive Bauelemente anhand ihrer Zweipolcharakteristik beschreiben. Die Studierenden können Zweipole zu einfachen Schaltungen verbinden und den Arbeitspunkt bestimmen. Die Studierenden kennen die Kirchhoff’schen Gesetze. Die Studierenden können ausgehend von den Kirchhoff’schen Gesetzen einfache Schaltungen linearer Zweipole lösen. Die Studierenden können Teile einer Schaltung zu einer Ersatzschaltung zusammenfassen und dadurch vereinfachen. Die Studierenden können Teillösungen einer Schaltung berechnen und zu einer Gesamtlösung überlagern. Die Studierenden können Leistungen der Erzeuger bzw. Verbraucher einer Schaltung berechnen und sie mit dem durch diese Zweipole modelliertem Bauteil in Verbindung setzen. Die Studierenden können Optimierungen in einer Schaltung durchführen. Gefahren des elektrischen Stroms und Schutzmaßnahmen Die Studierenden kennen die Gefahren, die vom elektrischen Strom ausgehen. Die Studierenden können geeignete Schutzeinrichtungen, sowohl für elektrische Anlagen und als auch für den Menschen, beschreiben. Elektrisches Feld Die Studierenden können den Feldbegriff beschreiben und Felder anhand ihrer Eigenschaften kategorisieren (Vektor vs. Skalar, stationär, homogen). Die Studierenden können die Integralform der Gleichungen, die elektrostatische, stationäre Strömungsfelder beschreiben, benennen. Die Studierenden können für vereinfachte Geometrien die Integralgleichungen vereinfachen und mit den so gewonnen algebraischen Gleichungen technische Probleme lösen. Die Studierenden können den Einfluss von Materie auf elektrische Felder beschreiben und wichtige Werkstoffe benennen. Die Studierenden können das Verhalten des Bauelementes Kapazität beschreiben. Die Kapazität von einfachen Geometrien kann berechnet werden.


Geplante Lernaktivitäten und Lehrmethoden

Vorlesungen, Rechenübungen (Anwesenheitspflicht), Labor (Anwesenheitspflicht) und Selbststudium.


Prüfungsmethode und Beurteilungskriterien

Schriftliche Prüfung, Arbeit im Labor und Rechenübung


Kommentar

Keine


Empfohlene Fachliteratur und andere Lernressourcen

Führer, Arnold ; Heidemann, Klaus ; Nerreter, Wolfgang (2011a): Grundgebiete der Elektrotechnik: Band 1: Stationäre Vorgänge. 9, aktualisierte Auflage. München: Hanser. Online im Internet: dx.doi.org/10.3139/9783446430556 (Zugriff am: 24.08.2015). Führer, Arnold ; Heidemann, Klaus ; Nerreter, Wolfgang (2011b): Grundgebiete der Elektrotechnik: Band 2: Zeitabhängige Vorgänge. 9, aktualisierte Auflage. München: Hanser. Online im Internet: dx.doi.org/10.3139/9783446430549 (Zugriff am: 24.08.2015). Hagmann, Gert (2012): Aufgabensammlung zu den Grundlagen der Elektrotechnik: mit Lösungen und ausführlichen Lösungswegen; die bewährte Hilfe für Studierende der Elektrotechnik und anderer technischer Studiengänge ab dem 1. Semester. 15., durchges. und korrig. Aufl. Wiebelsheim: Aula-Verl.  Hagmann, Gert (2011): Grundlagen der Elektrotechnik: das bewährte Lehrbuch für Studierende der Elektrotechnik und anderer technischer Studiengänge ab 1. Semester; mit 4 Tabellen, Aufgaben und Lösungen. 15. durchges. und korrig. Aufl. Wiebelsheim: Aula-Verl.  Heidemann, Klaus ; Nerreter, Wolfgang ; Führer, Arnold (2008): Grundgebiete der Elektrotechnik: Band 3: Aufgaben. 2, neu bearbeitete Auflage. München: Hanser. Online im Internet: dx.doi.org/10.3139/9783446439078 (Zugriff am: 24.08.2015). Küpfmüller, Karl  u. a. (2013): Theoretische Elektrotechnik: eine Einführung. 19., aktualisierte Aufl. Berlin (u.a.): Springer Vieweg.  (= Springer-Lehrbuch). Online im Internet: dx.doi.org/10.1007/978-3-642-37940-6 (Zugriff am: 09.07.2015). Prechtl, Adalbert (1994): Vorlesungen über die Grundlagen der Elektrotechnik. Wien (u.a.): Springer.


Art der Vermittlung

Präsenzveranstaltung