Grundlagen Der Elektrotechnik 1: Allgemeine Grundlagen, Lineare Netzwerke, Stationäres Verhalten

ISBN-13: 9783642636134 / Niemiecki / Miękka / 2012 / 498 str.

Rolf Unbehauen

Spis treści

1 Allgemeine Grundlagen.- 1.1 Vorbemerkungen.- 1.2 Physikalische Grundlagen.- 1.2.1 Das elektrische Feld.- 1.2.2 Leiter, Halbleiter, Nichtleiter.- 1.2.3 Das magnetische Feld.- 1.2.4 Das Induktionsgesetz und das Durchflutungsgesetz.- 1.2.5 Die Einheiten für die eingeführten Größen.- 1.3 Netzwerkelemente.- 1.3.1 Der ohmsche Widerstand.- 1.3.2 Die Induktivität.- 1.3.3 Die Kapazität.- 1.3.4 Starre Quellen.- 1.3.5 Gesteuerte Quellen.- 1.3.6 Der Übertrager.- 1.3.7 Der Gyrator.- 1.4 Die Kirchhoffschen Gesetze.- 1.5 Aufstellung der Netzwerkgleichungen.- 1.6 Zweipolige Netzwerke.- 1.7 Energie und Leistung.- 1.7.1 Allgemeines.- 1.7.2 Anwendung auf die Netzwerkelemente.- 1.8 Netzwerktheoretische Darstellung von realen Bauelementen.- 1.8.1 Widerstände.- 1.8.2 Spulen.- 1.8.3 Kondensatoren.- 1.8.4 Technische Quellen.- 1.8.5 Transformatoren.- 1.8.6 Dioden.- 1.8.7 Bipolare Transistoren.- 1.8.8 Feldeffekttransistoren.- 1.8.9 Operationsverstärker.- 1.8.10 Der Thyristor.- 1.8.11 Elektronenröhren.- 2 Die komplexe Wechselstromrechnung.- 2.1 Darstellung harmonischer Schwingungen mit Hilfe komplexer Zahlen.- 2.2 Einfache Netzwerke.- 2.3 Das allgemeine Verfahren.- 2.3.1 Knotenregel, Maschenregel und Strom-Spannungsbeziehungen für die Netzwerkelemente.- 2.3.2 Impedanz und Admittanz eines Zweipols.- 2.4 Leistung und Energie bei Wechselstrom, Bedeutung der Effek-tivwerte.- 2.4.1 Wirkleistung, Blindleistung, Scheinleistung und komplexe Leistung.- 2.4.2 Erläuterungen.- 2.4.3 Effektivwerte.- 2.5 Weitere Anwendungen.- 2.5.1 Der Schwingkreis.- 2.5.2 Ein Netzwerk zur Umwandlung einer Urspannung in einen Urstrom.- 2.5.3 Der Colpitts-Oszillator.- 2.5.4 Ein Verstärker.- 3 Allgemeine Verfahren zur Analyse von Netzwerken.- 3.1 Maschenstromanalyse.- 3.1.1 Vorbemerkungen.- 3.1.2 Topologische Begriffe, Auswahl unabhängiger Zweigströme.- 3.1.3 Maschenströme.- 3.1.4 Anwendung der Maschenregel.- 3.1.5 Die Maschenstromanalyse für den Fall ebener Netzwerke.- 3.1.6 Berücksichtigung von Stromquellen, gesteuerten Quellen und Übertragern.- 3.1.7 Beispiele.- 3.2 Das Knotenpotentialverfahren.- 3.2.1 Vorbemerkungen.- 3.2.2 Die Wahl unabhängiger Spannungen.- 3.2.3 Anwendung der Knotenregel.- 3.2.4 Berücksichtigung von Spannungsquellen, gesteuerten Quellen, Übertragern und Operationsverstärkern.- 3.2.5 Beispiele.- 3.2.6 Die Trennmengenregel.- 3.2.7 Die Inzidenzmatrix.- 3.3 Die Analyseverfahren in Matrizendarstellung.- 3.3.1 Die Matrizenform des Maschenstromverfahrens.- 3.3.2 Die Matrizenform des Trennmengenverfahrens.- 3.4 Das Verfahren des Zustandsraums.- 3.4.1 Topologische Grundlagen.- 3.4.2 Strom-Spannungsbeziehungen.- 3.4.3 Zustandsraumdarstellung.- 3.4.4 Beispiel.- 3.4.5 Ergänzungen, Berücksichtigung von Übertragern und gesteuerten Quellen.- 3.5 Zusammenfassung.- 4 Netzwerk-Theoreme.- 4.1 Der Überlagerungssatz.- 4.1.1 Allgemeine Aussage.- 4.1.2 Anwendungen.- 4.2 Die Ersatzquellen-Sätze.- 4.2.1 Der Satz von der Ersatzspannungsquelle (Helmholtz-oder Thevenin-Theorem).- 4.2.2 Der Satz von der Ersatzstromquelle (Mayerscher Satz, Norton-Theorem).- 4.2.3 Zusammenfassung.- 4.2.4 Anwendungen.- 4.3 Das Kompensationstheorem.- 4.3.1 Einfache Netzwerkumwandlungen.- 4.3.2 Die Kompensation.- 4.3.3 Eine Anwendung.- 4.4 Das Tellegen-Theorem.- 4.4.1 Die Aussage.- 4.4.2 Der Umkehrungssatz.- 4.5 Der Satz von der maximalen Leistungsübertragung.- 5 Mehrpolige Netzwerke.- 5.1 Verknüpfung der äußeren Spannungen und Ströme eines mehrpoligen Netzwerks.- 5.1.1 Allgemeine Aussagen.- 5.1.2 Beispiele.- 5.2 n-Tore.- 5.2.1 Der allgemeine Fall.- 5.2.2 Zweitore.- 5.3 Anwendungen.- 5.3.1 Die Stern-Dreieck-Transformation.- 5.3.2 Erregung von Dreipolen durch Drehstrom.- 5.4 Beschreibung von Netzwerkfunktionen durch Ortskurven.- 5.4.1 Vorbemerkungen.- 5.4.2 Die gebrochen lineare Abbildung.- 5.4.3 Beispiele.- 5.4.4 Ergänzungen.- 5.5 Nichtharmonische periodische Erregungen.- 5.5.1 Beschreibung periodischer Funktionen durch Fourier-Reihen.- 5.5.2 Stationäre Reaktion auf periodische Erregung.- 5.5.3 Beispiele.- 5.5.4 Leistung und Effektivwert.- Anhang A: Konstanten.- Anhang B: Koordinatensysteme.- Anhang C: Komplexe Zahlen.- Anhang D: Umrechnung der Zweitormatrizen.- Aufgaben.- Lösungen.- Namen-und Sachverzeichnis.

Blurb

Dieser erste Band stellt den Lehrstoff sowohl für den einführenden Teil der Vorlesung "Grundlagen der Elektrotechnik" als auch für die Nebenfachveranstaltungen über Elektrotechnik anderer Studiengänge bereit. Die Schwerpunkte des Werks liegen in der Netzwerktheorie und der ausführlichen Herleitung der physikalischen Grundlagen. Die vorgestellten Methoden bilden auch die Grundlage für das Verständnis weitergehender Lehrveranstaltungen. Für die Einarbeitung in den Lehrstoff empfiehlt es sich, die am Ende des Buches aufgeführten Übungsaufgaben zu lösen. Musterlösungen werden bereitgestellt. Für die 5. Auflage wurden die Inhalte den neuren Entwicklungen des Fachgebiets angepasst.