Einführung in die Elektrotechnik

Die Elektrotechnik ist vielfältig, spannend - und sehr anspruchsvoll. Damit Sie Studium oder Ausbildung meistern, vermittelt Ihnen dieser umfassende Einstieg alles, was Sie für die Prüfungen benötigen: Von den physikalischen und mathematischen Grundlagen über Gleich- und Wechselstromkreise, Drehstrom, Elektromagnetismus bis hin zu Netzwerken und Schaltungen wird der gesamte Stoff des Grundstudiums abgedeckt. Merksätze, Übungen und Musterlösungen helfen Ihnen beim Lernen. Für E-Techniker und alle, die es werden wollen.

Aus dem Inhalt:

• Elektronische Grundbegriffe
• Elektrostatik
• Gleichstromkreise
• Netzwerkberechnungen
• Magnetische Felder
• Wechselstromkreise
• Filter und Passschaltungen
• Drehstrom

Die Fachpresse zur Vorauflage: Prof. Dr. -Ing. Matthias Haupt: »Ich kann das Buch jedem Neu-, Quer- und Wiedereinsteiger in die Elektrotechnik wärmstens empfehlen« MagPi: »Ein profundes Fachbuch für alle, die sich für Elektrotechnik begeistern. «

Materialien zum Buch . . . 11

1. Einführung . . . 13
1. 1 . . . Was Sie von diesem Buch erwarten können . . . 13
1. 2 . . . Wichtige Erfindungen der Elektrotechnik . . . 14
1. 3 . . . Physikalische Größen und Grundbegriffe, mathematische Grundlagen . . . 16
1. 4 . . . Übungen . . . 38
1. 5 . . . Lösungen . . . 39

2. Elektrische Ladung und Potenzial . . . 47
2. 1 . . . Das Bohrsche Atommodell . . . 47
2. 2 . . . Ladung . . . 50
2. 3 . . . Energie, Potenzial und Leistung . . . 52
2. 4 . . . Elektrische Spannung . . . 57
2. 5 . . . Strom . . . 60
2. 6 . . . Strom- und Ladungsdichte . . . 64
2. 7 . . . Ionen- und Massenstrom . . . 70
2. 8 . . . Übungsaufgaben . . . 73
2. 9 . . . Lösungen . . . 75

3. Elektrostatik . . . 81
3. 1 . . . Das elektrische Feld (E-Feld) . . . 81
3. 2 . . . Kräfte zwischen Ladungen -- die Coulombkraft . . . 88
3. 3 . . . Ladungsverteilung . . . 90
3. 4 . . . Berechnung von E-Feldern . . . 103
3. 5 . . . Elektrische Flussdichte und Verschiebungsflussdichte . . . 125
3. 6 . . . Potenzielle Energie, Potenziale und Spannung im elektrischen Feld . . . 126
3. 7 . . . Kapazität . . . 132
3. 8 . . . Aufgaben . . . 144
3. 9 . . . Lösungen . . . 146

4. Gleichstrom . . . 159
4. 1 . . . Strom- und Spannungsquellen . . . 159
4. 2 . . . Widerstand und Leitwert . . . 168
4. 3 . . . Allgemeine Form des Ohm'schen Gesetzes . . . 181
4. 4 . . . Gleichstrom und Wechselstrom . . . 183
4. 5 . . . Berechnung eines einfachen Stromkreises . . . 185
4. 6 . . . Reihen- und Parallelschaltung . . . 189
4. 7 . . . Ersatzquellen, reale Strom- und Spannungsquellen . . . 205
4. 8 . . . Kondensatoren im Gleichstromkreis . . . 216
4. 9 . . . Übungen . . . 227
4. 10 . . . Lösungen . . . 232

5. Netzwerkberechnungen . . . 241
5. 1 . . . Zweipole und die Zweipolmethode . . . 243
5. 2 . . . Maschen- und Knotenregel in Netzwerken . . . 247
5. 3 . . . Zweigstromverfahren . . . 251
5. 4 . . . Maschenstromverfahren . . . 256
5. 5 . . . Knotenpotenzialverfahren . . . 260
5. 6 . . . Das Superpositionsprinzip . . . 269
5. 7 . . . Stern-Dreieck-Umwandlung . . . 274
5. 8 . . . Unendliche Kettennetzwerke . . . 281
5. 9 . . . Übungen . . . 284
5. 10 . . . Lösungen . . . 288

6. Magnetische Felder . . . 307
6. 1 . . . Magnetfeld eines stromdurchflossenen Leiters . . . 310
6. 2 . . . Magnetisches Feld von Leiterschleifen . . . 313
6. 3 . . . Magnetische Grundgrößen . . . 315
6. 4 . . . Lorentzkraft . . . 334
6. 5 . . . Induktivität und Induktion . . . 340
6. 6 . . . Magnetischer Kreis . . . 357
6. 7 . . . Maxwell-Gleichungen . . . 359
6. 8 . . . Übungen . . . 371
6. 9 . . . Lösungen . . . 374

7. Wechselstromkreise . . . 383
7. 1 . . . Charakteristische Größen einer Wechselspannung . . . 383
7. 2 . . . Kondensator im Wechselspannungskreis . . . 387
7. 3 . . . Spule im Wechselstromkreis . . . 391
7. 4 . . . Zeigerdarstellung von Wechselgrößen . . . 394
7. 5 . . . Schwingkreise . . . 401
7. 6 . . . Rechnen mit komplexen Zahlen . . . 420
7. 7 . . . Übungen . . . 426
7. 8 . . . Lösungen . . . 431

8. Filter und Passschaltungen . . . 447
8. 1 . . . RC-Reihenschaltung und Parallelschaltung . . . 447
8. 2 . . . RL-Reihen- und Parallelschaltung . . . 464
8. 3 . . . Allgemeine Eigenschaften von Hoch- und Tiefpassschaltungen . . . 474
8. 4 . . . Übungen . . . 485
8. 5 . . . Lösungen . . . 488

9. Drehstrom . . . 507
9. 1 . . . Erzeugung von Wechselspannungen und Drehstrom . . . 507
9. 2 . . . Symmetrisch belastete Drehstromsysteme . . . 512
9. 3 . . . Unsymmetrische Belastung . . . 526
9. 4 . . . Übungen . . . 533
9. 5 . . . Lösungen . . . 535

Index . . . 547