Repetitorium Elektrotechnik: Elektromagnetische Felder, Netzwerke, Systeme

ISBN-13: 9783540570035 / Niemiecki / Miękka / 1996 / 646 str.

Reinhold Paul; Steffen Paul

Opis

Als Repetitorium erganzt dieses Werk ideal die beiden Lehrbucher des Autors im gleichen Verlag. Das Konzept unterscheidet sich wesentlich von anderen Aufgabensammlungen; der einfuhrende Teil Repetitorium dient als Grundlage zur Vorbereitung auf die Prufung. Die wesentlichen Lern-Inhalte sind hier zusammengefasst. Das Werk eignet sich auch fur Ingenieure der Praxis, um Wissensinhalte rasch nachschlagen zu konnen. Um die Lerninhalte sicher einsetzen zu konnen, sind die Ubungen notwendig, die in den erganzenden Arbeitsbuchern verfugbar sind.

Spis treści

1. Elektrische Grundgrößen.- 1.1 Ladung Q.- 1.2 Elektrischer Strom, Stromstärke i.- 1.3 Potential, Spannung.- 1.4 Energie und Leistung.- 2. Das elektrische Feld. Feldgrößen. Anwendungen.- 2.1 Feldbegriffe.- 2.1.1 Feldeinteilung.- 2.1.2 Maxwellsche Gleichungen (Übersicht).- 2.2 Das elektrische Feld.- 2.2.1 Elektrische Feldstärke.- 2.2.2 Feldstärke, Potential und Spannung.- 2.3 Stationäres Strömungsfeld. Elektrisches Feld im Leiter.- 2.3.1 Stromdichte, Stromarten.- 2.3.2 Grenzflächenbedingungen.- 2.3.3 Strom i und Stromdichte S.- 2.3.4 Widerstand R.- 2.3.5 Zusammenfassung.- 2.4 Einfache Netzwerke.- 2.4.1 Elementare Schaltungs- und Netzwerkbegriffe.- 2.4.2 Resistiver Zweipol.- 2.4.3 Unabhängige Quellen.- 2.4.4 Grundstromkreis.- 3. Netzwerkanalyseverfahren.- 3.1 Grundlegende Betrachtungen.- 3.2 Netzwerkanalyseverfahren.- 3.2.1 Unabhängige Gleichungen.- 3.2.2 Netzwerkanalyseverfahren.- 3.2.3 Zweigstromanalyse.- 3.2.4 Maschenstromanalyse.- 3.2.5 Knotenspannungsanalyse.- 3.3 Netzwerktheoreme.- 3.3.1 Zweipoltheorie.- 3.3.2 Überlagerungs-, Superpositionssatz.- 3.3.3 Quellenversetzung und -teilung.- 3.3.4 Ähnlichkeitssatz.- 3.3.5 Teilegenscher Satz.- 3.3.6 Umkehrsatz.- 4. Elektrostatisches Feld. Elektrisches Feld im Nichtleiter.- 4.1 Feldgrößen.- 4.1.1 Elektrostatisches Feld im Vakuum.- 4.1.2 Elektrostatisches Feld im stofferfüllten Raum.- 4.1.3 Grenzflächen zwischen zwei Stoffen.- 4.2 Globale Beschreibung des elektrostatischen Feldes.- 4.2.1 Globalgrößen.- 4.2.2 Analogie zwischen elektrostatischem Feld und Strömungsfeld.- 4.2.3 Zusammenfassung.- 4.3 Kondensator im Stromkreis.- 4.3.1 Kondensator als Netzwerkelement.- 4.3.2 Stromkreise mit Kondensatoren.- 4.3.3 Auf- und Entladen des Kondensators.- 5. Magnetisches Feld.- 5.1 Magnetische Feldgrößen.- 5.1.1 Magnetisches Feld im Vakuum.- 5.1.2 Magnetisches Feld im stofferfüllten Raum.- 5.1.3 Grenzflächen.- 5.2 Globalgrößen des magnetischen Feldes.- 5.2.1 Globalgrößen.- 5.2.2 Magnetischer Kreis.- 5.2.3 Selbst- und Gegeninduktion.- 5.3 Induktion durch zeitveränderliches Magnetfeld.- 5.3.1 Induktionsgesetz.- 5.3.2 Ruhe- und Bewegungsinduktion.- 5.3.3 Netzwerkmodell des Induktionsvorganges.- 5.4 u-i-Beziehungen der Selbst- und Gegeninduktivität.- 5.5 Zusammenfassung.- 5.6 Elektromagnetisches Feld im Rückblick.- 5.6.1 Maxwellsehe Gleichungen.- 5.6.2 Einteilung elektromagnetischer Felder.- 5.6.3 Elektromagnetische Wellen.- 6. Energie, Leistung, Kraft im elektromagnetischen Feld.- 6.1 Grundgrößen.- 6.1.1 Energie, Leistung.- 6.1.2 Energieströmung.- 6.2 Energie, Leistung und Kraft im stationären elektrischen Feld.- 6.2.1 Elektrisches Strömungsfeld.- 6.2.2 Elektrostatisches Feld. Energie.- 6.2.3 Kraftwirkungen im elektrischen Feld.- 6.2.4 Kraft und Energie im elektrischen Feld.- 6.3 Energie und Kraft im stationären magnetischen Feld.- 6.3.1 Energie, Energiedichte.- 6.3.2 Kraftwirkungen im magnetischen Feld.- 6.3.3 Kraft und Energie im magnetischen Feld.- 7. Wechselstromtechnik. Netzwerke bei harmonischer Erregung.- 7.1 Darstellung im Zeitbereich.- 7.1.1 Zeitveränderliche Ströme und Spannungen.- 7.1.2 Kennwerte sinusförmiger Wechselgrößen.- 7.1.3 Mittelwerte periodischer Größen.- 7.2 Wechselstromverhalten linearer Netzwerke im Zeitbereich.- 7.2.1 Netzwerkelemente R, L, C.- 7.2.2 Netzwerk-Differentialgleichung als Berechnungsgrundlage im Zeitbereich.- 7.3 Netzwerkanalyse im Frequenzbereich.- 7.3.1 Komplexe Größen und Zeiger.- 7.3.2 Netzwerkberechnung über den Frequenzbereich.- 7.3.3 Normierung und Skalierung von Netzwerkgrößen.- 7.4 Übertragungseigenschaften von Netzwerken und ihre Darstellung.- 7.4.1 Übertragungsfunktion, Frequenzgang.- 7.4.2 Filterwirkung und Übertragungsfaktor.- 7.4.2.1 Dynamische Netzwerke militer Ordnung.- 7.4.2.2 Dynamische Netzwerke erster Ordnung.- 7.4.2.3 Dynamische Netzwerke zweiter Ordnung.- 7.4.2.4 Phasenminimum-/Nichtminimum-Anordnungen.- 7.4.3 Darstellung von Netzwerkgrößen und -funktionen.- 7.4.3.1 Zeigerdarstellungen.- 7.4.3.2 Darstellung der Übertragungsfunktion bei variabler Frequenz.- 7.4.4 Spezielle Wechselstromnetzwerke.- 7.5 Energie und Leistung.- 8. Netzwerke und Systeme.- 8.1 Netzwerkelemente.- 8.1.1 Grundzweipole.- 8.1.2 Vierpolelemente.- 8.2 Netzwerkerregung.- 8.2.1 Testsignale.- 8.2.2 Netzwerkreaktion auf Testsignale.- 8.3 Netzwerke.- 8.3.1 Zweigstromanalyse.- 8.3.2 Maschenstromanalyse.- 8.3.3 Knotenspannungsanalyse.- 8.3.4 Modifizierte Knotenspannungsanalyse.- 8.3.5 Vergleich der Analyseverfahren.- 8.4 Vierpole, Mehrpole.- 8.4.1 Grundeigenschaften.- 8.4.1.1 Vierpoldarstellungen.- 8.4.1.2 Vierpolbetriebsgrößen.- 8.4.1.3 Wellenparameterbeschreibung.- 8.4.1.4 Eigenschaften wichtiger Vierpole.- 8.4.1.5 Streuparameterbeschreibungen.- 8.4.2 Mehrpole, Mehrtore.- 8.4.2.1 Darstellungsformen.- 8.4.2.2 Operationen mit Mehrpolnetzwerken.- 8.4.2.3 Zusammenschalten von Mehrpolen mit unbestimmter Leitwertmatrix.- 8.5 Zustandsgieichungen.- 8.5.1 Darstellung.- 8.5.2 Lineare Eingrößen- und Mehrgrößennetzwerke.- 8.5.3 Lösung der Zustandsgieichungen im Zeitbereich.- 8.5.4 Die Übergangsmatrix.- 8.5.5 Lösung der Zustandsgieichung durch Laplace-Transformation.- 8.5.6 Normalformen.- 8.5.7 Darstellung in der Phasenebene.- 8.5.8 Aufstellung der Zustandsgieichungen.- 8.5.9 Phasenebene eines linearen Systems zweiter Ordnung.- 8.6 Stabilität.- 8.6.1 Offene Netzwerke.- 8.6.2 Analytische Stabilitätsverfahren.- 8.6.3 Graphische und analytische Stabilitätsverfahren.- 8.6.4 Geschlossene Netzwerke.- 8.6.5 Maßnahmen zur Stabilitätsverbesserung.- 8.7 Nichtlineare Netzwerke.- 8.7.1 Nichtlineare Netzwerkelemente.- 8.7.1.1 Zweipolelemente.- 8.7.1.2 Vierpolelemente.- 8.7.1.3 Kennliniennäherungen.- 8.7.2 Nichtlineare Netzwerke.- 8.7.2.1 Gleichstromlösung. Arbeitspunktberechnung.- 8.7.2.2 Kleinsignallösung.- 8.7.3 Allgemeine Analyseverfahren nichtlinearer Netzwerke.- 8.7.4 Nichtlineare Netzwerke erster Ordnung.- 8.7.4.1 Grundnetzwerke.- 8.7.4.2 Zweipole mit stückweise linearer Kennlinie.- 8.7.4.3 Sprungverhalten.- 8.7.5 Nichtlineare Netzwerke zweiter Ordnung. Nichtlinearer Oszillator.- 8.7.6 Zustandsgieichungen.- 8.8 Systeme.- 8.8.1 Signale.- 8.8.2 Systeme.- 8.8.2.1 Übersicht der Systemkennwerte.- 8.8.2.2 Simulation.- 8.8.2.3 Signalflußpläne.- 8.8.3 Ideale Systeme.- 9. Mehrphasen-, Drehstromsystem.- 9.1 Grundkomponenten des Drehstromsystems.- 9.1.1 Generator.- 9.1.2 Verbraucher.- 9.2 Generator-Verbraucherzusammenschaltungen.- 9.3 Analyse mit symmetrischen Komponenten.- 9.4 Leistung.- 10. Fourierreihe, Fourier-Transformation.- 10.1 Fouriersynthese.- 10.2 Fourier-Transformation.- 10.3 Fourier-Transformation periodisierter und abgetasteter Signale.- 10.3.1 Periodisierung.- 10.3.2 Abtastung im Zeitbereich, Periodisierung im Frequenzbereich.- 10.3.3 Diskrete Fourier-Transformation (DFT).- 11. Ausgleichsvorgänge, Laplace-Transformation.- 11.1 Ausgleichsvorgänge im Zeitbereich.- 11.1.1 Verhalten der Grundelemente.- 11.1.2 Klassisches Analyseverfahren. Aufstellen der Netzwerk-Differentialgleichung in linearen Netzwerken.- 11.1.3 Netzwerke bei beliebiger Erregung. Impuls- und Sprungerregung. Faltung.- 11.2 Laplace-Transformation und Anwendung.- 11.2.1 Laplace-Transformation.- 11.2.2 Anwendung der Laplace-Transformation auf Netzwerke und Systeme.- 11.2.2.1 Transformation der Netzwerk-Differentialgleichung.- 11.2.2.2 Transformation der Schaltung. Netzwerkanalyse mit Operatorschaltung.- 11.3 Übertragungsfunktion G(p).- 11.4 Rückblick. Zeitkontinuierliche Signale, Netzwerke und Systeme.- 12. Z-Transformation, Zeitdiskrete Signale und Systeme.- 12.1 Z-Transformation.- 12.2 Zeitdiskrete Signale und Systeme.- 12.2.1 Zeitdiskrete Signale.- 12.2.2 Zeitdiskrete Systeme.- 12.3 Beschreibung im Bildbereich.- 12.3.1 Übertragungsfunktion.- 12.3.2 Pol-Nullstellenplan.- 12.3.3 Frequenzgang.- 12.3.4 Systemzusammenschaltungen.- 12.4 Stabilität.- 12.5 Zeitdiskrete Systeme.- 12.5.1 Systemstruktur.- 12.5.2 Systemzusammenschaltungen.- 12.5.3 Ersatz zeitkontinuierlicher durch zeitdiskrete Systeme.- 12.5.3.1 Simulationsverfahren.- 12.5.3.2 Weitere Verfahren.- 12.6 Zustandsraumdarstellung zeitdiskreter Systeme.- 12.7 Rückblick. Zeitkontinuierliche und zeitdiskrete Netzwerke und Systeme.

O autorze

Prof. Dr.-Ing. Reinhold Paul lehrt an der TU Hamburg-Harburg im Fachbereich Elektrotechnik/Technische Elektronik.

Blurb

Als Repetitorium ergänzt dieses Werk ideal die beiden Lehrbücher des Autors im gleichen Verlag. Das Konzept unterscheidet sich wesentlich von anderen Aufgabensammlungen; der einführende Teil Repetitorium dient als Grundlage zur Vorbereitung auf die Prüfung. Die wesentlichen Lern-Inhalte sind hier zusammengefaßt. Das Werk eignet sich auch für Ingenieure der Praxis, um Wissensinhalte rasch nachschlagen zu können. Um die Lerninhalte sicher einsetzen zu können, sind die Übungen notwendig, die in den ergänzenden Arbeitsbüchern verfügbar sind.